預(yù)應(yīng)變對6063鋁合金拉伸力學(xué)性能的影響機(jī)理研究.pdf

1、冷加工是常用的金屬材料強(qiáng)化方法。相比其他冷加工工藝，扭轉(zhuǎn)塑性變形具有強(qiáng)化效果充分，試件力學(xué)性能均勻，外形尺寸變化較小等優(yōu)點(diǎn)。因此，本文將其作為了主要的預(yù)應(yīng)變方式。研究了不同的預(yù)應(yīng)變方式以及不同的預(yù)應(yīng)變參數(shù)對6063鋁合金力學(xué)性能產(chǎn)生的影響。結(jié)合理論分析和硬度測試，闡述了扭轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)變對材料力學(xué)性能產(chǎn)生影響的內(nèi)在機(jī)理。主要內(nèi)容如下：
　　首先，通過拉伸、扭轉(zhuǎn)、壓縮等基本力學(xué)實(shí)驗(yàn)，測試了兩種熱處理態(tài)6063鋁合金試件的原始力學(xué)性能。根據(jù)對

2、試件施加的載荷形式，我們設(shè)計(jì)了特殊的實(shí)驗(yàn)試件。測試了6063鋁合金試件的多個(gè)力學(xué)性能數(shù)據(jù)，包括屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率以及斷面收縮率。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將作為評價(jià)預(yù)應(yīng)變試件力學(xué)性能改善情況的基礎(chǔ)。此外，根據(jù)測試實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，選取了對試件進(jìn)行強(qiáng)化的預(yù)變形參數(shù)。
　　其次，對若干6063鋁合金試件進(jìn)行了不同的預(yù)應(yīng)變處理，并利用后繼拉伸實(shí)驗(yàn)測試了試件力學(xué)性能的變化。預(yù)應(yīng)變處理方式包括：扭轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)變、壓縮預(yù)應(yīng)變，以及壓縮-扭轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)-壓

3、縮組合預(yù)應(yīng)變。對預(yù)應(yīng)變試件的后繼拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)預(yù)扭轉(zhuǎn)變形以后，試件強(qiáng)度得到大幅度提升，而塑性有所下降。并且，隨著預(yù)扭角度的增加，強(qiáng)度更高，而塑性降低越劇烈。組合預(yù)應(yīng)變試件的力學(xué)性能主要受到扭轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)變的影響。壓縮-扭轉(zhuǎn)以及扭轉(zhuǎn)-壓縮這兩種不同的應(yīng)變路徑，對試件力學(xué)性能的影響并沒有明顯差異。
　　再次，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，通過理論分析和硬度測試探究了扭轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)變對試件力學(xué)性能造成上述影響的內(nèi)在機(jī)理。研究結(jié)果表明，試件扭轉(zhuǎn)后其內(nèi)部形成

4、的以屈服強(qiáng)度為特征參數(shù)的梯度結(jié)構(gòu)，是造成試件力學(xué)性能得到改善的根本原因。并且，扭轉(zhuǎn)不同的角度，材料內(nèi)部產(chǎn)生的梯度結(jié)構(gòu)也是不同的。而不同的梯度結(jié)構(gòu)對試件力學(xué)性能的影響則表現(xiàn)為后繼拉伸屈服強(qiáng)度隨預(yù)扭角度的增大而增大。硬度測試結(jié)果也證實(shí)了梯度結(jié)構(gòu)是真實(shí)存在的。
　　最后，為了進(jìn)一步驗(yàn)證前述結(jié)論的正確性，利用有限元模型模擬了預(yù)扭應(yīng)變試件的后繼拉伸加載過程。建立了由內(nèi)到外屈服強(qiáng)度逐漸變化的有限元模型，以此來代表具有梯度結(jié)構(gòu)的預(yù)扭應(yīng)變試件。模