本文關鍵詞：高強鋁合金高溫拉伸性能及斷裂行為研究　出處：《太原科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 鑄態(tài)和鍛態(tài)新型Al-Zn-Mg-Cu高強鋁合金 高溫拉伸 力學性能 斷裂行為

【摘要】：隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展,鋁合金作為飛機結構件用中厚板、擠壓件、自由鍛件與模鍛件的需求量越來越大,性能要求也越來越嚴格。在保證鋁合金構件性能要求的同時也要保證其使用壽命,那么就要求生產鋁合金構件的每一步都不存在斷裂隱患。在熱鍛過程中,溫度及應變速率對鋁合金的高溫拉伸性能及斷裂行為都會產生嚴重的影響。目前,國內外對新型Al-Zn-Mg-Cu高強鋁合金的高溫拉伸性能及斷裂行為研究還很少,因此本文通過實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬相結合的方法,研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高強鋁合金的高溫拉伸性能及斷裂行為,以期為新型Al-Zn-Mg-Cu高強鋁合金熱鍛過程中合金的性能及斷裂行為的控制提供一定的指導。本文針對鑄態(tài)和鍛態(tài)高強鋁合金,采用熱模擬高溫拉伸實驗并借助金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及能譜(EDS)等檢測手段,研究了不同溫度及應變速率對鍛態(tài)和鑄態(tài)鋁合金高溫拉伸性能及斷裂行為的影響規(guī)律。通過高溫拉伸實驗得到了溫度及應變速率對抗拉強度、屈服強度、縮頸開始的真應變、斷裂真應變的影響規(guī)律。通過IBM軟件對實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析,建立了抗拉強度和屈服強度隨溫度及應變速率變化的關系模型,為在制定鍛造工藝時確保設備對材料施加的應力小于抗拉強度,防止鍛造裂紋的產生提供了理論依據(jù)。對拉斷后試樣斷口附近微觀組織及斷口形貌進行了觀察分析,得出了溫度及應變速率對斷口附近微觀組織及斷口形貌的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高和應變速率的降低,斷口附近再結晶程度升高。再結晶晶粒的晶界為大角度晶界,析出相容易在晶界處聚集,可能造成沿晶斷裂。因此在制定鍛造工藝時,要選擇合理的鍛造工藝參數(shù),防止斷裂行為的發(fā)生。本文通過高溫拉伸實驗與有限元模擬相結合的方法,采用Normalized CockcroftLatham準則對拉伸過程進行模擬仿真,得到了溫度和應變速率對裂紋萌生臨界損傷值和斷裂損傷值的影響規(guī)律,這對制定該合金的鍛造工藝具有指導意義。
[Abstract]:With the development of aerospace industry, the demand of aluminum alloy as the medium and thick plate, extrusion parts, free forgings and die forgings for aircraft structure parts is increasing. Performance requirements are becoming more and more stringent. In order to ensure the performance requirements of aluminum alloy components and also to ensure its service life, it is required that every step of the production of aluminum alloy components does not have a potential fracture. In the process of hot forging. Temperature and strain rate have a serious effect on the tensile properties and fracture behavior of aluminum alloy at high temperature. At home and abroad, there is little research on the high temperature tensile properties and fracture behavior of the new Al-Zn-Mg-Cu high strength aluminum alloy, so this paper combines the experimental data with the numerical simulation method. The high temperature tensile properties and fracture behavior of a new type of high strength Al-Zn-Mg-Cu aluminum alloy were studied. In order to provide some guidance for the control of the properties and fracture behavior of the new Al-Zn-Mg-Cu high strength aluminum alloy during hot forging. Thermal simulated high temperature tensile test, optical microscope, scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were used. The effects of different temperature and strain rate on the tensile properties and fracture behavior of forged and as-cast aluminum alloys were studied. The tensile strength and yield strength were obtained by high temperature tensile test. The relationship between tensile strength and yield strength with temperature and strain rate was established by regression analysis of experimental data by IBM software. To ensure that the stress applied by the equipment to the material is less than the tensile strength when the forging process is made. It provides a theoretical basis for the prevention of forging cracks. The microstructure and fracture morphology near the fracture surface of the specimen after tensile fracture are observed and analyzed. The effect of temperature and strain rate on the microstructure and fracture morphology near the fracture surface is obtained. It is found that with the increase of temperature and the decrease of strain rate. The recrystallization degree is increased near the fracture surface. The grain boundary of recrystallized grain is large angle grain boundary, the precipitated phase is easy to gather at the grain boundary, which may cause intergranular fracture. In order to select reasonable forging parameters and prevent fracture behavior, this paper combines the high temperature tensile test with finite element simulation. The drawing process is simulated by Normalized CockcroftLatham criterion. The influence of temperature and strain rate on the critical damage value and fracture damage value of crack initiation is obtained, which is of guiding significance to the forging process of the alloy.
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21

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本文編號：1435023