輕合金高溫等徑角擠壓細(xì)化工藝及其數(shù)值模擬.pdf

1、航空類(lèi)的輕合金材料被廣泛應(yīng)用于航空航天裝備制造業(yè)中，由于在高溫、高真空、高壓力、強(qiáng)輻射等極端條件下工作運(yùn)轉(zhuǎn)，為了滿(mǎn)足工作環(huán)境對(duì)材料性能的嚴(yán)格要求，通過(guò)一些特殊的晶粒細(xì)化工藝方法，改變輕合金的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而提高材料的綜合性能。本文利用等通道角擠壓(ECAP)技術(shù)，使輕合金材料—7475鋁合金的內(nèi)部組織晶粒得到細(xì)化處理，增強(qiáng)了材料強(qiáng)度、韌性、塑性和整體機(jī)械性能。
　　前期在常溫條件下以鉛為原型材料，以低溫代替高溫環(huán)境，易變形金屬材

2、料研究難變形金屬材料，通過(guò)數(shù)值模擬和物理模擬相結(jié)合的模擬實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證等徑角擠壓工藝和方案的可行性。研究結(jié)果表明，擠壓過(guò)程中隨著擠壓次數(shù)的增加，擠壓載荷也增加，產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象也越明顯；物理模擬實(shí)驗(yàn)的每一道次的最大載荷比數(shù)值模擬要大，因?yàn)閷?shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中擠壓受到側(cè)向凸模沖頭和通道內(nèi)壁殘留鉛的摩擦阻礙作用，是數(shù)值模擬所不能得出的。根據(jù)模擬的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)和圖像結(jié)果用來(lái)指導(dǎo)7475鋁合金的高溫等徑角擠壓工藝研究，該模擬方

3、法可以預(yù)測(cè)實(shí)際生產(chǎn)和實(shí)際操作中存在的一些未知因素，更好地保障實(shí)驗(yàn)過(guò)程的可靠性和精確性。
　　對(duì)于7475鋁合金高溫等徑角擠壓實(shí)驗(yàn)研究，除了完成擠壓實(shí)驗(yàn)工藝實(shí)驗(yàn)外，還需要檢驗(yàn)材料的晶粒尺寸和力學(xué)性能。整個(gè)擠壓過(guò)程參考了鉛的模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論，以2mm/s的擠壓速度，在420℃這個(gè)恒定的溫度進(jìn)行等徑角擠壓，以90°的翻轉(zhuǎn)角，在通道內(nèi)反復(fù)擠壓4次后將取出材料，擠壓過(guò)程中的載荷變化趨勢(shì)與鉛的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，并且試樣表面有豎條狀的十分粗糙

4、的劃痕，出口處伴隨著嚴(yán)重的毛邊和倒刺，呈細(xì)長(zhǎng)撕裂狀。機(jī)械加工后通過(guò)研磨和化學(xué)處理制備顯微觀(guān)察試樣，利用光學(xué)顯微鏡觀(guān)察組織結(jié)構(gòu)，并標(biāo)定高溫等徑角擠壓前后的材料內(nèi)部組織晶粒尺寸的大小，對(duì)比之后等到材料的晶粒組織要比原始的更加細(xì)小，最后在420~515℃的溫度變化范圍內(nèi)，運(yùn)用基于最大m值高溫超塑性拉伸的實(shí)驗(yàn)方法，檢測(cè)晶粒細(xì)化后7475鋁合金的塑性是否得到了提高，并探求出了延伸率最大的變形溫度。
　　以上實(shí)驗(yàn)表明，高溫等徑角擠壓的方法可使