【摘要】：近年來(lái),隨著環(huán)境污染問(wèn)題的日漸突出,越來(lái)越多的國(guó)家將節(jié)能減排作為重要的發(fā)展方向。7075鋁合金作為一種典型的Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)韌鋁合金,具有密度低、強(qiáng)度高、斷裂韌度高和加工性能好等優(yōu)點(diǎn),能夠在汽車(chē)、高速列車(chē)、航空航天等領(lǐng)域代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵材料,起到輕量化設(shè)計(jì)和節(jié)能減排的作用。因此,近年來(lái)7075鋁合金的工程應(yīng)用受到了越來(lái)越多的關(guān)注。分流模擠壓工藝在生產(chǎn)空心類(lèi)鋁合金型材方面具有明顯優(yōu)勢(shì),也因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。分流模擠壓過(guò)程中,材料經(jīng)歷了分流和焊合過(guò)程,不可避免的在型材整個(gè)長(zhǎng)度上形成若干條縱向焊縫。當(dāng)焊合過(guò)程控制不當(dāng)時(shí),縱向焊縫處很容易成為型材中最薄弱的部位,降低型材整體的力學(xué)性能。此外,在分流模擠壓過(guò)程中,不同位置處材料經(jīng)歷的應(yīng)變、應(yīng)變速率、溫度等存在很大差異,造成了擠出型材微觀(guān)組織的不均勻分布。針對(duì)以上問(wèn)題,本文以7075鋁合金作為研究對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)其分流模擠壓過(guò)程中的微觀(guān)組織、焊合質(zhì)量和力學(xué)性能等方面的進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,旨在獲得7075鋁合金分流模擠壓過(guò)程的微觀(guān)組織演變規(guī)律及其力學(xué)性能的提高方法。本課題的實(shí)施,可為7xxx高強(qiáng)鋁合金材料的分流模擠壓成形提供理論基礎(chǔ),進(jìn)一步提高擠出型材的整體質(zhì)量,具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文主要的研究工作和結(jié)論如下:(1)基于等溫?zé)釅嚎s獲得的真應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù),分別建立了均質(zhì)態(tài)7075鋁合金應(yīng)變補(bǔ)償?shù)腁rrhenius和改進(jìn)的Johnson-Cook本構(gòu)方程,并在預(yù)測(cè)流動(dòng)應(yīng)力方面都表現(xiàn)出了較高的準(zhǔn)確性。通過(guò)研究建立的7075鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)方程,發(fā)現(xiàn)高變形溫度和低應(yīng)變速率都有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。(2)通過(guò)分流模擠壓實(shí)驗(yàn)獲得了 7075鋁合金型材,發(fā)現(xiàn)型材中存在明顯的微觀(guān)組織不均勻性,型材橫截面可分為焊縫區(qū)、過(guò)渡區(qū)和基體區(qū)。焊縫區(qū)發(fā)生了完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,并且動(dòng)態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)由過(guò)渡區(qū)到基體區(qū)逐漸減小。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和J準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的結(jié)果,靠近型材頭部位置處的焊合質(zhì)量較差,并且焊合質(zhì)量沿著擠壓相反的方向逐漸提高,擠壓溫度的提高有利于改善縱向焊縫的焊合質(zhì)量。(3)通過(guò)研究分流模擠壓過(guò)程中型腔內(nèi)部各個(gè)位置處的組織特征,發(fā)現(xiàn)由于應(yīng)變存在很大差異,不同位置處材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)和微觀(guān)織構(gòu)的分布呈現(xiàn)出明顯的不同。其中型材焊縫區(qū)織構(gòu)主要為{101}111織和{101}001織構(gòu),而基體區(qū)則主要為{112}111織構(gòu)和{101}111織構(gòu)。此外,Al23CuFe4相不會(huì)溶入Al-基體中,但會(huì)在機(jī)械作用下破碎成鏈條狀分布在晶界處,而MgZn2相先溶入在A(yíng)l-基體中,并在靠近模具出口處逐漸析出,均勻且彌散的分布在型材中。(4)對(duì)7075鋁合金分流模擠壓型材進(jìn)行不同時(shí)間的固溶處理,發(fā)現(xiàn)470℃固溶處理15 min足以使得Mg2n2相溶解,并在時(shí)效處理后獲得最好的抗拉強(qiáng)度和延伸率。并且隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng),型材的力學(xué)性能出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)。此外,隨著固溶處理時(shí)間的延長(zhǎng),型材焊縫區(qū)織構(gòu)的類(lèi)型不會(huì)發(fā)生變化,但織構(gòu)強(qiáng)度和體積分?jǐn)?shù)均先增大后減小。
【圖文】：

１．２．３分流模擠壓工藝逡逑在分流模擠壓的過(guò)程中，由于分流孔的存在，材料會(huì)經(jīng)歷分流、焊合和擠出逡逑三個(gè)階段，材料在各階段的形態(tài)如圖１－１所示。從圖中可以看到，加熱后的坯料逡逑首先在通過(guò)上模時(shí)被分流橋分離為相互獨(dú)立的金屬流，這些金屬流在分流橋下方逡逑的焊合室中相遇后互相接觸，并在巨大的壓力下重新焊合，最終從工作帶中擠出，逡逑并在型材中生成沿?cái)D壓方向的縱向焊縫。逡逑初始坯料邐分流階段邐焊合階段邐擠出階段逡逑．１邋Ｉ：邋＇邋：邋｜邋－邋１邋ｆ邋＂逡逑ｉ：．邋■邋：；邋ｒ邋－邋■］邋Ｉ－邋－邋：－；：ｉ逡逑Ｉ：．邋．邐．邐．邐．１邋ｔ逡逑＾叇ｉｆｌW逡逑＿＿逡逑；逡逑圖１－１分流模擠壓過(guò)程中的不同階段逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｓｔａｇｅｓ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｐｏｒｔｈｏｌｅ邋ｄｉｅ邋ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ．逡逑圖１－２給出了分流模擠壓過(guò)程中，，一種典型的載荷與位移之間的關(guān)系。從圖逡逑中可以看到，在擠壓剛開(kāi)始時(shí)載荷會(huì)出現(xiàn)一段快速的上升過(guò)程，這主要是由于坯逡逑料的實(shí)際尺寸往往小于料筒的內(nèi)部尺寸，坯料在進(jìn)入分流孔之前首先被鐓粗以充逡逑滿(mǎn)料筒內(nèi)腔，從而造成載荷的急劇增大。同時(shí)，坯料開(kāi)始在擠壓力的作用下逐步逡逑通過(guò)分流孔，此時(shí)由于變形的加劇，擠壓載荷會(huì)繼續(xù)X椉櫻黽鈾俁認(rèn)嘍越下�。辶x系苯鶚艫醬錆負(fù)鮮也⒖枷嗷ソ喲ナ

本文編號(hào)：2710373