采用膨脹-連續(xù)剪切變形新技術制備6061鋁合金板材,利用有限元模擬探討6061鋁合金擠壓變形行為;通過電子背散射衍射、拉伸實驗、掃描電子顯微鏡等測試分析手段,對6061鋁合金微觀組織及力學性能進行研究。結(jié)果表明:膨脹-連續(xù)剪切變形可協(xié)調(diào)鋁合金變形過程中金屬流速的穩(wěn)定性;劇烈塑性變形使坯料內(nèi)部產(chǎn)生大且均勻的等效應變,從而誘發(fā)連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶,且細晶組織取向呈分散分布,可有效細化晶粒及弱化織構(gòu);擠壓后6061鋁合金力學性能較為優(yōu)良,抗拉強度高達380 MPa,伸長率為21%,斷口形態(tài)存在大量韌窩,屬韌性斷裂。 

【文章來源】：材料工程. 2020年12期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

ED-ND截面金屬流速分布

圖5為沿著擠壓樣品ED-ND面對稱切開,樣品內(nèi)部整體及局部等效應變分布圖。由圖5(a)可以看出,擠壓初期,坯料在擠壓通道變形量小及靠近膨脹球底部擠壓嚴重受阻、變形較為困難,等效應變較小�？拷＞叩拈_口位置及轉(zhuǎn)角剪切處等效應變值較大,這是由于坯料存在摩擦力且產(chǎn)生較為劇烈的塑性變形。擠壓過程中等效應變主要產(chǎn)生在板材成形至最終成形區(qū),因此進一步觀察了該變形階段的5個區(qū)域(1,2,3,4和5)的等效應變,各區(qū)域取20個等效應變值,如圖5(b)所示,可以看出坯料邊緣等效應變值比中間略大,這是因為坯料與凹模型腔存在摩擦,造成邊緣產(chǎn)生較大的塑性變形。坯料在1區(qū)的等效應變范圍為2.1～2.7,到4區(qū)的等效應變范圍增至3～3.3,最終成形區(qū)坯料不再產(chǎn)生變形,等效應變降至2.6～2.86,平均等效應變約為2.68。從板材成形到最終成形過程坯料變形程度加大,等效應變不斷累積。坯料變形產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶均勻程度,主要取決于等效應變的分布情況,為了定量化表示樣品在1～5區(qū)等效應變均勻性程度,采用等效應變的變形不均勻性系數(shù)Ci來計算說明,Ci越小,樣品均勻程度越好,等效應變不均勻系數(shù)計算公式可表達為[14]:

采用Pro/E建立幾何模型,并將其(凹模、凸模及坯料)轉(zhuǎn)化為STL格式,導入到Deform-3D軟件中進行有限元模擬,如圖1所示。為了切合實際,將凸模和凹模均定義為剛性體,設置凹模靜止不動,凸模為主動件,擠壓速率為1 mm/s,幾何模型溫度均設置為450 ℃。坯料定義為塑性體,采用的圓柱坯料型號為Aluminum 6061[500-900 F(260-480 ℃)],尺寸為?26 mm×40 mm,劃分網(wǎng)格數(shù)目為50000,并選用了24817.8 mm3的體積補償量,設置步長為0.2 mm,坯料與模具間的接觸容差為0.0318 mm,摩擦因數(shù)為0.3。模擬仿真之后,提取擠壓變形過程中金屬流速及等效應變進行分析。1.2 實驗

【參考文獻】：
期刊論文
[1]擠壓及熱處理對6063鋁合金組織及性能的影響[J]. 強華,徐尊平.  現(xiàn)代機械. 2017(01)

碩士論文
[1]ECAP工藝對6061鋁合金性能的影響[D]. 陳文杰.南京航空航天大學 2011



本文編號：2941231