【摘要】：近年來,隨著環(huán)境污染問題的日漸突出,越來越多的國家將節(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系高強韌鋁合金,具有密度低、強度高、斷裂韌度高和加工性能好等優(yōu)點,能夠在汽車、高速列車、航空航天等領(lǐng)域代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵材料,起到輕量化設計和節(jié)能減排的作用。因此,近年來7075鋁合金的工程應用受到了越來越多的關(guān)注。分流模擠壓工藝在生產(chǎn)空心類鋁合金型材方面具有明顯優(yōu)勢,也因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應用。分流模擠壓過程中,材料經(jīng)歷了分流和焊合過程,不可避免的在型材整個長度上形成若干條縱向焊縫。當焊合過程控制不當時,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性能。此外,在分流模擠壓過程中,不同位置處材料經(jīng)歷的應變、應變速率、溫度等存在很大差異,造成了擠出型材微觀組織的不均勻分布。針對以上問題,本文以7075鋁合金作為研究對象,通過實驗和數(shù)值模擬對其分流模擠壓過程中的微觀組織、焊合質(zhì)量和力學性能等方面的進行了系統(tǒng)的研究,旨在獲得7075鋁合金分流模擠壓過程的微觀組織演變規(guī)律及其力學性能的提高方法。本課題的實施,可為7xxx高強鋁合金材料的分流模擠壓成形提供理論基礎,進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用價值。本文主要的研究工作和結(jié)論如下:(1)基于等溫熱壓縮獲得的真應力-應變數(shù)據(jù),分別建立了均質(zhì)態(tài)7075鋁合金應變補償?shù)腁rrhenius和改進的Johnson-Cook本構(gòu)方程,并在預測流動應力方面都表現(xiàn)出了較高的準確性。通過研究建立的7075鋁合金動態(tài)再結(jié)晶的動力學方程,發(fā)現(xiàn)高變形溫度和低應變速率都有利于動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。(2)通過分流模擠壓實驗獲得了 7075鋁合金型材,發(fā)現(xiàn)型材中存在明顯的微觀組織不均勻性,型材橫截面可分為焊縫區(qū)、過渡區(qū)和基體區(qū)。焊縫區(qū)發(fā)生了完全動態(tài)再結(jié)晶,并且動態(tài)再結(jié)晶百分數(shù)由過渡區(qū)到基體區(qū)逐漸減小。根據(jù)實驗和J準則預測的結(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)通過研究分流模擠壓過程中型腔內(nèi)部各個位置處的組織特征,發(fā)現(xiàn)由于應變存在很大差異,不同位置處材料的動態(tài)再結(jié)晶百分數(shù)和微觀織構(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相不會溶入Al-基體中,但會在機械作用下破碎成鏈條狀分布在晶界處,而MgZn2相先溶入在Al-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7075鋁合金分流模擠壓型材進行不同時間的固溶處理,發(fā)現(xiàn)470℃固溶處理15 min足以使得Mg2n2相溶解,并在時效處理后獲得最好的抗拉強度和延伸率。并且隨著固溶時間的延長,型材的力學性能出現(xiàn)了下降的趨勢。此外,隨著固溶處理時間的延長,型材焊縫區(qū)織構(gòu)的類型不會發(fā)生變化,但織構(gòu)強度和體積分數(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程中，由于分流孔的存在，材料會經(jīng)歷分流、焊合和擠出逡逑三個階段，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上模時被分流橋分離為相互獨立的金屬流，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擠壓方向的縱向焊縫。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，在擠壓剛開始時載荷會出現(xiàn)一段快速的上升過程，這主要是由于坯逡逑料的實際尺寸往往小于料筒的內(nèi)部尺寸，坯料在進入分流孔之前首先被鐓粗以充逡逑滿料筒內(nèi)腔，從而造成載荷的急劇增大。同時，坯料開始在擠壓力的作用下逐步逡逑通過分流孔，此時由于變形的加劇，擠壓載荷會繼續(xù)X椉櫻黽鈾俁認嘍越下�。辶x系苯鶚艫醬錆負鮮也⒖枷嗷ソ喲ナ

本文編號：2710373