【摘要】：鋁合金因具有低密度、比強(qiáng)度大以及優(yōu)良的加工性能和耐腐蝕性能等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于汽車車身等零部件的生產(chǎn)制造,成為汽車輕量化的首選材料。6013鋁合金作為美國鋁業(yè)公司研制的一種新型Al-Mg-Si-Cu鋁合金,具有很好的綜合性能,但目前關(guān)于該合金的研究主要集中在準(zhǔn)靜態(tài)條件下的變形行為,對其在動態(tài)壓縮下的力學(xué)行為和微觀組織演變的研究很少。然而,在實際應(yīng)用中,材料會不可避免地承受動態(tài)載荷作用,所以有必要對6013鋁合金在高速沖擊下的動態(tài)力學(xué)性能和微觀組織演變進(jìn)行深入研究。本文以6013鋁合金為研究對象,通過霍普金森壓桿高速沖擊試驗,研究該合金在不同應(yīng)變速率和不同變形溫度條件下的力學(xué)行為;利用金相顯微鏡和透射電子顯微鏡兩種顯微組織表征技術(shù),探討該合金在動態(tài)壓縮變形過程中的微觀組織演變規(guī)律和機(jī)理。本文的主要研究成果如下:(1)相較于其他固溶時效條件,擠壓態(tài)6013鋁合金在溫度545℃條件下固溶處理1 h和溫度180℃條件下時效處理8 h的固溶強(qiáng)化和時效強(qiáng)化效果均最佳,基體中的析出相數(shù)量很多且分布均勻。在動態(tài)變形過程中,該固溶時效條件下的析出相對位錯的釘扎作用很強(qiáng),位錯密度增大,合金具有較高的變形抗力,同時表現(xiàn)出很強(qiáng)的正應(yīng)變速率敏感性。(2)常溫條件下,擠壓態(tài)6013-T4鋁合金在動態(tài)載荷下的力學(xué)性能具有明顯的各向異性。0°方向試樣的流變應(yīng)力最高且表現(xiàn)出最強(qiáng)的正應(yīng)變速率敏感性,45°方向試樣的流變應(yīng)力最低,應(yīng)變速率敏感性較弱。在高速沖擊變形過程中,應(yīng)變量和應(yīng)變速率對位錯組織影響顯著,位錯密度和應(yīng)變量、應(yīng)變速率均呈正相關(guān)關(guān)系,同時0°方向6013-T4鋁合金位錯密度很高,位錯纏結(jié)現(xiàn)象顯著,具有較為理想的應(yīng)變硬化和應(yīng)變速率強(qiáng)化效果。(3)在25℃到400℃溫度范圍內(nèi)動態(tài)壓縮時,擠壓態(tài)6013-T4鋁合金具有較弱的正應(yīng)變速率敏感性和很強(qiáng)的負(fù)溫度敏感性。透射組織觀察表明,變形溫度對合金的位錯組織影響顯著,位錯密度隨著變形溫度的升高而減小。溫度達(dá)到300℃時,位錯胞壁開始多邊形化,形成亞晶,溫度進(jìn)一步升高,晶粒組織因大量的亞晶形成而破碎�；谠囼灁�(shù)據(jù)建立6013-T4鋁合金Johnson-Cook本構(gòu)模型,且該模型在較寬應(yīng)變速率和溫度范圍內(nèi)的擬合流變應(yīng)力值與試驗結(jié)果吻合較好。
【圖文】：

試驗方案設(shè)計試驗分三個大的方面進(jìn)行：第一個方面是將試驗試樣經(jīng)不同的固溶溫度間處理后，基于維氏硬度和高速沖擊力學(xué)性能兩個評價指標(biāo)得出 6013 鋁佳熱處理工藝參數(shù)，并結(jié)合透射顯微組織觀察（TEM）分析不同熱處理下的微觀組織變化。第二個方面是在常溫條件下，對擠壓態(tài) 6013-T4 鋁不同應(yīng)變速率的高速沖擊試驗，通過應(yīng)力應(yīng)變曲線研究材料動態(tài)力學(xué)性異性，，并結(jié)合透射顯微組織探究其在動態(tài)變形過程中的位錯組織演變規(guī)個方面則是對擠壓態(tài) 6013-T4 鋁合金進(jìn)行不同溫度和不同應(yīng)變速率下的試驗，得到其應(yīng)力應(yīng)變曲線，研究材料的溫度和應(yīng)變速率敏感性。利用組織分析不同變形條件下的 6013 鋁合金力學(xué)性能變化的微觀機(jī)理�；�，求解 6013 鋁合金的本構(gòu)參數(shù)并建立相應(yīng)的 Johnson-Cook 本構(gòu)模型，建立的本構(gòu)模型預(yù)測流變應(yīng)力，將預(yù)測結(jié)果和試驗結(jié)果進(jìn)行對比。高速的試驗設(shè)備均采用分離式霍普金森壓桿（Split Hopkinson Pressure Bar）HPB。本文的試驗方案設(shè)計圖如圖 2.1 所示。

6013 鋁合金動態(tài)壓縮變形行為研究1 所示。表 2.1 6013 鋁合金的化學(xué)成分(質(zhì)量 %)Mg Si Cu Mn Fe Al0.95 0.75 0.90 0.35 0.20 Bal鑄錠經(jīng) SRJ-45 箱式電阻爐進(jìn)行均勻化處理，均勻化處理的間為 16 h。均勻化處理后的鋁錠置于空氣中進(jìn)行空冷，鋁錠的，高 250 mm 的圓柱形試樣。然后將鋁合金鑄錠在 XJ 2500 擠上進(jìn)行擠壓，得到直徑為 25 mm 的棒材。主要擠壓參數(shù)：擠擠壓比為 23，擠壓出口溫度為 550 ℃。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊揚(yáng);高雪峰;姜麗紅;陳亞東;王珍;;應(yīng)變速率對AA1050純鋁微觀組織的影響[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;2015年06期

2 劉文輝;張平;楊迅雷;唐昌平;;基于反求法的7055鋁合金Johnson-Cook本構(gòu)模型研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2015年04期

3 李傳福;張麗萍;;淺談鋁合金材料在未來汽車輕量化中的應(yīng)用與發(fā)展[J];裝備制造技術(shù);2015年04期

4 張勝俊;李輝;;汽車車身鋁合金板材的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J];汽車工程師;2015年03期

5 劉文勝;劉東亮;馬運柱;王娟;楊波平;;變形溫度對2A14鋁合金顯微組織和力學(xué)性能的影響[J];中國有色金屬學(xué)報;2015年02期

6 謝燦軍;童明波;劉富;李志剛;郭亞洲;劉小川;;7075-T6鋁合金動態(tài)力學(xué)試驗及本構(gòu)模型研究[J];振動與沖擊;2014年18期

7 武美妮;陳燦龍;張勇;戴偉威;孔見;;擠壓對6N01鋁合金型材性能均勻性的影響[J];有色金屬工程;2014年03期

8 侯士元;;汽車用6111鋁合金的織構(gòu)及力學(xué)性能分析[J];鑄造技術(shù);2014年04期

9 鄭海彤;;金屬材料在汽車輕量化中的應(yīng)用與發(fā)展研究[J];科技資訊;2014年10期

10 喬永鋒;;鋁在汽車后市場中的應(yīng)用及趨勢[J];世界有色金屬;2014年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 周文華;預(yù)變形鋁合金板材高應(yīng)變率塑性變形行為研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

2 巫榮海;6061鋁合金的熱變形行為及各向異性研究[D];中南大學(xué);2013年

3 翁舒楚;7150鋁合金熱變形過程中動態(tài)組織演變規(guī)律研究[D];湖南大學(xué);2012年

4 孫強(qiáng);7A04鋁合金棒材力學(xué)性能各向異性研究[D];中北大學(xué);2011年

5 馮銀成;6061鋁合金熱變形及時效過程中的組織力學(xué)行為研究[D];湖南大學(xué);2010年

6 劉杰;7NO1鋁合金高溫變形行為研究[D];湖南大學(xué);2008年

7 薛學(xué)功;6013鋁合金性能與組織的研究[D];中南大學(xué);2003年

本文編號：2636510