基于行星軋制雙金屬管變形組織演變及加工窗口的研究.pdf

1、銅/鋁雙金屬?gòu)?fù)合管與單金屬管相比，其具有多方面的優(yōu)點(diǎn)。雙金屬?gòu)?fù)合管不僅繼承了鋁優(yōu)秀的抗腐蝕性能、銅高導(dǎo)電性和強(qiáng)度，而且還能減少貴重金屬的使用，降低了成本。近年來(lái)，三輥行星軋制技術(shù)成功應(yīng)用于銅/鋁雙金屬?gòu)?fù)合管的制備。同時(shí)，三輥行星軋制以其獨(dú)特的加工方式，在生產(chǎn)復(fù)合管方面展現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn):其生產(chǎn)一道次成型，變形量大，生產(chǎn)效率高，能耗小，成本低。因此，有必要對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合管行星軋制進(jìn)行深入研究，優(yōu)化雙金屬?gòu)?fù)合管的加工工藝。
　　首先以T2紫

2、銅/3003鋁合金雙金屬?gòu)?fù)合管為研究對(duì)象，分析了行星軋制過(guò)程中變形區(qū)紫銅及鋁合金組織性能演變規(guī)律。通過(guò)電子背散射衍射技術(shù)研究分析了不同變形量下T2紫銅及3003鋁合金的組織狀態(tài)變化情況;采用差示掃描熱分析法，對(duì)不同變形量下的兩種金屬進(jìn)行了熱分析，并計(jì)算出金屬內(nèi)部變形儲(chǔ)存能;對(duì)30％、50％、70％變形量的鋁合金以10K/min、20K/min、30K/min的升溫速率進(jìn)行熱分析，計(jì)算出三組變形量下金屬的回復(fù)激活能。對(duì)3％、12％、25％

3、、37％變形量下的紫銅以10K/min、20K/min、30K/min的升溫速率進(jìn)行熱分析，計(jì)算出四組變形量下紫銅的激活能。研究結(jié)果表明，隨著變形量的上升，鋁合金及紫銅的晶粒得到明顯的細(xì)化，鋁合金在70％變形量下晶粒尺寸穩(wěn)定在3-4μm，而相對(duì)應(yīng)的37％變形量的紫銅晶粒尺寸為2-3μm，銅內(nèi)部孿晶所占比例隨變形量的上升逐漸減少，并轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗嵌染Ы?。變形量上升的過(guò)程中金屬內(nèi)部?jī)?chǔ)存能呈上升趨勢(shì)，70％變形量下鋁合金的儲(chǔ)存能為10.89J/g

4、，25％變形量下紫銅的儲(chǔ)存能為5.90J/g。而回復(fù)激活能則呈現(xiàn)下降的現(xiàn)象，且30％變形量下鋁合金的激活能為95.35kJ/mol;3％變形量下紫銅的激活能為3.94k J/mol。
　　為了優(yōu)化雙金屬?gòu)?fù)合管的加工工藝，本課題采用離線物理模擬的方式，應(yīng)用Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)對(duì)3003鋁合金及T2紫銅進(jìn)行了熱變形行為分析。其中3003鋁合金變形參數(shù)為:變形溫度293-773K，應(yīng)變速率0.01、0.1、1、10s-1;

5、 T2紫銅變形參數(shù)為:變形溫度293-1073K，應(yīng)變速率0.01、0.1、1、10s-1。采用Arrhenius模型及Zener-Hollomon參數(shù)，分析并計(jì)算出3003鋁合金及T2紫銅的本構(gòu)方程。眾所周知，熱變形過(guò)程中應(yīng)變量對(duì)流變應(yīng)力有著巨大的影響，尤其是在變形溫度較低的情況下。所以，本文對(duì)鋁合金及紫銅的本構(gòu)方程進(jìn)行了應(yīng)變修正，建立了更加精確的本構(gòu)方程，同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)，紫銅的本構(gòu)方程需要以溫度的分段函數(shù)方式構(gòu)建，分成兩個(gè)溫度范圍，

6、第一分段為293-723K;第二分段為723-1073K。本文應(yīng)用動(dòng)態(tài)材料模型理論建立3003鋁合金及T2紫銅對(duì)應(yīng)應(yīng)變?yōu)?.2、0.4、0.6、0.8的加工圖，并分析了兩種金屬的熱加工工藝，分別找出鋁合金及紫銅的最佳加工工藝參數(shù)。為了研究熱變形參數(shù)對(duì)金屬組織演變的影響，本文對(duì)不同變形參數(shù)下的壓縮樣品進(jìn)行了EBSD分析。研究發(fā)現(xiàn)，變形參數(shù)對(duì)組織演變有著很大的影響，隨著變形溫度的下降，應(yīng)變速率的上升，晶粒尺寸降低，當(dāng)溫度降到一定程度后，金屬