2A14鋁合金輪轂等溫鍛造研究.pdf

1、高性能高強(qiáng)鋁合金飛機(jī)輪轂是飛機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件之一，其材料性能和結(jié)構(gòu)承載能力對飛機(jī)的整體性能起著決定性作用。目前，高強(qiáng)鋁合金飛機(jī)輪轂鍛件面臨精確成形和成性的調(diào)控難題。
　　為了滿足2A14高強(qiáng)鋁合金形性一體化調(diào)控需要，本論文針對高強(qiáng)鋁合金機(jī)輪輪轂鍛件的等溫低速鍛造過程，采用熱等溫壓縮實(shí)驗(yàn)、等溫鍛造成形有限元模擬、力學(xué)拉伸、顯微組織觀察等手段研究了擠壓坯料的熱加工行為和組織演變、2A14鋁合金機(jī)輪輪轂等溫鍛造成形規(guī)律以及相應(yīng)的組織性能。

2、主要工作與結(jié)論如下:
　　(1)研究了2A14鋁合金擠壓變形態(tài)和擠壓退火態(tài)坯料熱變形和固溶顯微組織演變。在低應(yīng)變速率下(0.0005s-1-0.005s-1)進(jìn)行等溫壓縮實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明:
　　a.擠壓變形態(tài)坯料進(jìn)行等溫壓縮實(shí)驗(yàn)，當(dāng)應(yīng)變速率較高條件時其后續(xù)固溶時效過程中會發(fā)生嚴(yán)重再結(jié)晶程度，導(dǎo)致擠壓變形流線被破壞;當(dāng)應(yīng)變速率較低時，再結(jié)晶程度較低，擠壓變形流線保留。說明低速成形是是控制2A14鋁合金再結(jié)晶、保留擠壓變形流線

3、的有效手段。
　　b.相比于擠壓變形態(tài)坯料，擠壓退火態(tài)坯料初始組織中存在部分再結(jié)晶，但擠壓變形流線仍然保留。經(jīng)過等溫壓縮和后續(xù)固溶時效后，再結(jié)晶程度未明顯增加，保留了擠壓變形流線。說明使用經(jīng)過退火后的擠壓坯料更適合進(jìn)行后續(xù)熱變形（等溫鍛造）。
　　(2)研究了擠壓-退火態(tài)2A14鋁合金的流變行為。結(jié)果表明:在變形溫度在370℃-490℃，應(yīng)變速率在0.0005-0.01s-1時，2A14合金流變應(yīng)力在變形初期隨著應(yīng)變的增加而

4、迅速增大，出現(xiàn)峰值后逐漸軟化進(jìn)入穩(wěn)態(tài)流變階段;隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低，峰值流變應(yīng)力降低，表現(xiàn)出明顯的穩(wěn)態(tài)流變特征。2A14鋁合金擠壓退火態(tài)的本構(gòu)方程為:(ε)=2.93865×1012[sinh(0.026σ)]7.06385 exp(-207.665×103/RT)
　　(3)采用Deform-3D商業(yè)軟件進(jìn)行有限元仿真，建立了2A14鋁合金輪轂鍛件低速等溫模鍛成形的熱力耦合三維剛塑性有限元仿真平臺。確定了輪轂成形方

5、案，設(shè)計了鍛造模具，并對鍛造工藝進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，采用坯料鐓粗增加橫向流動，能夠改善鍛件的應(yīng)變均勻性;在鍛造后期輪緣成形階段載荷會急劇上升。優(yōu)化鍛造參數(shù)為:鍛造溫度460℃，應(yīng)變速率為0.01-0.05mm/s(0-60mm:0.01 mm/s;60-75mm:0.05 mm/s)。
　　(4)采用等溫低速閉塞模鍛成形，制備出了流線完好、性能均勻的2A14鋁合金輪轂等溫低速模鍛件。鍛件組織沒有發(fā)生再結(jié)晶，擠壓纖維組織在鍛造過程