發(fā)布時間：2017-10-26 16:05

  本文關(guān)鍵詞：7075鋁合金高溫固態(tài)-半固態(tài)組織演變及變形行為研究

  更多相關(guān)文章： 半固態(tài)等溫重熔 梯度感應(yīng)加熱 本構(gòu)方程 熱塑性行為 觸變行為

【摘要】：7075高強鋁合金因其優(yōu)異的使用性能而廣泛的應(yīng)用于國防航天領(lǐng)域,其加工方法主要有鍛造成形和觸變成形,前者生產(chǎn)成本高、效率低,機械加工量大;后者可近凈成形復(fù)雜制件,但制件的力學(xué)性能不及鍛件且易出現(xiàn)裂紋。本研究提出了半固態(tài)觸變-塑變復(fù)合成形技術(shù),即讓制件形狀復(fù)雜區(qū)域和較簡單區(qū)域分別進行觸變成形和塑性成形,從而耦合二者的成形優(yōu)勢。本文基于半固態(tài)觸變-塑變復(fù)合成形技術(shù)背景,以7075鋁合金擠壓棒材為原料,對其半固態(tài)重熔組織的轉(zhuǎn)變、溫度梯度加熱的實現(xiàn)以及高溫固態(tài)和半固態(tài)區(qū)的變形行為等先期關(guān)鍵問題開展了一系列研究。研究了感應(yīng)加熱方式下擠壓棒材的半固態(tài)等溫重熔工藝,分析了微觀組織的演變過程以及晶粒的長大速率和機制。結(jié)果表明,保溫溫度在610~620℃,保溫時間在5~10min時,可獲得具有細(xì)小球狀晶粒的組織;較快的加熱速度使得回復(fù)過程不劇烈,保留了較多變形儲存能,提高了再結(jié)晶形核率,細(xì)化了再結(jié)晶晶粒,進而使得晶粒長大速率減小,但短時間內(nèi)生成的較少液相導(dǎo)致晶粒以長大速率較快的合并長大為主。采用變螺距線圈實現(xiàn)了擠壓棒材的溫度梯度,并分析了不同區(qū)域的組織和硬度。研究表明,棒材的最高溫度為620℃,最低溫度為458℃,從高溫區(qū)域到低溫區(qū)域,微觀組織由細(xì)小球晶變化為晶內(nèi)有很多質(zhì)點的不規(guī)則等軸晶,再演變?yōu)楸Ａ魯D壓態(tài)特征的組織,硬度從155.6HV降低到94.3HV。進行了擠壓棒材高溫固態(tài)和半固態(tài)區(qū)的熱模擬壓縮實驗,分析了真實應(yīng)力應(yīng)變曲線的特點,建立了峰值應(yīng)力的本構(gòu)方程,并采用多元線性回歸法實現(xiàn)了應(yīng)力應(yīng)變曲線的擬合。研究表明,高溫固態(tài)區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變曲線分為加工硬化和穩(wěn)態(tài)流動兩個階段,半固態(tài)區(qū)的分為加工硬化、流變軟化和穩(wěn)態(tài)流動三個階段;高溫固態(tài)區(qū)和半固態(tài)區(qū)峰值應(yīng)力的計算值與實測值的平均相對誤差分別為3.88%和4.19%,擬合離散點與實測曲線的平均相對誤差分別為2.19%和3.12%。通過微觀組織分析了熱壓縮變形行為。研究發(fā)現(xiàn)變形溫度在350~490℃時,熱壓縮過程表現(xiàn)為高溫塑性行為,且應(yīng)變速率越低或變形溫度越高,再結(jié)晶程度越高;變形溫度在490~540℃時,雖已處于半固態(tài)區(qū),但因生成的液相很少,仍表現(xiàn)為高溫塑性;變形溫度在540~580℃時,液相開始增多,組織中的細(xì)小球狀晶粒逐漸變多,觸變行為的比例開始快速上升;變形溫度大于580℃時,組織已為半固態(tài)細(xì)小球狀晶粒,表現(xiàn)為較完全的觸變行為,且液相在觸變壓縮過程中起到了重要的協(xié)調(diào)變形作用。本文通過上述研究,解決了7075鋁合金半固態(tài)觸變-塑變復(fù)合成形技術(shù)的一些前期問題,為后續(xù)具體制件加熱工藝的制定、成形參數(shù)的選擇提供了有力的幫助。
【關(guān)鍵詞】：半固態(tài)等溫重熔 梯度感應(yīng)加熱 本構(gòu)方程 熱塑性行為 觸變行為
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 課題的來源與研究背景11-13
• 1.2 鋁合金半固態(tài)坯料的制備13-16
• 1.2.1 再結(jié)晶與重熔法13-15
• 1.2.2 應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法15-16
• 1.3 鋁合金感應(yīng)加熱工藝16-19
• 1.3.1 感應(yīng)加熱在鋁合金成形工藝中的應(yīng)用16-18
• 1.3.2 帶溫度梯度的感應(yīng)加熱18
• 1.3.3 感應(yīng)加熱的模擬技術(shù)18-19
• 1.4 金屬材料的本構(gòu)關(guān)系19-22
• 1.4.1 高溫金屬的本構(gòu)關(guān)系19-21
• 1.4.2 半固態(tài)金屬的本構(gòu)關(guān)系21-22
• 1.5 課題的提出與主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 7075 鋁合金半固態(tài)等溫重熔組織的演變24-39
• 2.1 引言24
• 2.2 實驗材料與方法24-27
• 2.2.1 實驗材料24-25
• 2.2.2 實驗方法25-27
• 2.3 半固態(tài)重熔微觀組織分析27-37
• 2.3.1 橫縱截面的微觀組織差異27-28
• 2.3.2 保溫時間對微觀組織的影響28-32
• 2.3.3 保溫溫度對微觀組織的影響32-33
• 2.3.4 微觀組織的定量分析與晶粒長大機制33-36
• 2.3.5 半固態(tài)重熔過程分析36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第3章 7075 鋁合金梯度感應(yīng)加熱下的組織分布39-49
• 3.1 引言39
• 3.2 實驗材料與方法39-42
• 3.2.1 實驗材料39-40
• 3.2.2 梯度感應(yīng)加熱的可行性分析40-41
• 3.2.3 實驗方法41-42
• 3.3 梯度加熱下的溫度與組織性能分布42-48
• 3.3.1 不同位置處的溫度42-43
• 3.3.2 不同位置處的縱截面組織43-46
• 3.3.3 不同位置處的橫截面組織46-47
• 3.3.4 不同位置處的硬度47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 7075 鋁合金高溫固態(tài)-半固態(tài)區(qū)的本構(gòu)模型49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 實驗材料與方法49-50
• 4.3 7075 鋁合金高溫固態(tài)區(qū)的本構(gòu)模型50-59
• 4.3.1 高溫固態(tài)區(qū)的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線50-52
• 4.3.2 高溫固態(tài)區(qū)峰值應(yīng)力的本構(gòu)模型52-55
• 4.3.3 高溫固態(tài)區(qū)真實應(yīng)力應(yīng)變曲線的多元線性擬合55-59
• 4.4 7075 鋁合金半固態(tài)區(qū)的本構(gòu)模型59-68
• 4.4.1 半固態(tài)區(qū)的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線59-61
• 4.4.2 半固態(tài)區(qū)峰值應(yīng)力的本構(gòu)模型61-65
• 4.4.3 半固態(tài)區(qū)真實應(yīng)力應(yīng)變曲線的多元線性擬合65-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 7075 鋁合金熱壓縮組織分析69-82
• 5.1 引言69
• 5.2 實驗材料與方法69
• 5.3 壓縮試樣的特征69-72
• 5.3.1 壓縮試樣的宏觀特征69-70
• 5.3.2 壓縮試樣的微觀組織特征70-72
• 5.4 高溫固態(tài)區(qū)的熱壓縮行為72-75
• 5.4.1 變形溫度對微觀組織的影響72-74
• 5.4.2 應(yīng)變速率對微觀組織的影響74-75
• 5.5 半固態(tài)區(qū)的熱壓縮行為75-81
• 5.5.1 半固態(tài)觸變行為概述75
• 5.5.2 變形溫度對觸變行為的影響75-77
• 5.5.3 觸變行為的進一步分析77-78
• 5.5.4 高固相率下的觸變行為78-80
• 5.5.5 半固態(tài)觸變壓縮過程中的液相流動80-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻84-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文89-91
• 致謝91

【參考文獻】

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本文編號：1099398