7050铝合金大锻件锻造工艺仿真与再结晶组织模拟

论文摘要

锻造作为一种传统的生产工艺广泛应用于机械、航空、航天、兵器等许多生产部门，在国民经济中占有十分重要的地位。近年来，随着航空航天以及军工业的发展，一些特殊锻件的尺寸也在不断增加，这就导致其内部冶金缺陷问题如空洞、气泡、疏松、夹杂等更加突出，因此，大锻件的锻造过程不同于一般小型锻件的锻造过程，它不单是锻件的成形过程，更重要的是消除冶金缺陷，改善组织的过程，达到成形成性的目的。7050铝合金作为一种超高强铝合金，是一种具有高的室温强度和良好的综合力学性能的航空结构材料，广泛应用于飞机重要部件的制造，由于超高强铝合金在常温条件下的塑性较低，一般需经高温塑性加工成形，目前飞机上使用的超高强铝合金结构件主要采用模锻工艺成形。因此，超高强铝合金的高温变形特性对制订该类合金的成形工艺具有重要的工程意义。本文以7050铝合金为研究对象，首先分析了其高温变形特性，得出其高温变形时的流变应力本构方程和动态再结晶模型，然后利用DEFORM-3D软件对7050铝合金大厚板成形六套工艺方案进行有限元模拟分析及优化，从消除铸造组织和改善坯料心部变形情况出发得出了一套优化工艺方案。考虑到微观组织是影响终锻件性能的重要因素，本文最后对该优化工艺方案进行动态再结晶组织演变模拟，从微观方面验证该工艺方案，模拟结果表明，该优化工艺方案对消除铸造组织和细化晶粒尺寸是十分有效的，为7050铝合金大厚板的成形工艺提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铝合金的研究现状与发展趋势
• 1.3 大锻件锻造工艺现状与锻造方法进展
• 1.4 有限元数值模拟技术的应用
• 1.4.1 有限元数值模拟技术在塑性加工过程中的应用
• 1.4.2 有限元数值模拟技术在微观组织预测中的应用
• 1.5 课题来源及论文内容安排
• 第二章 7050铝合金动态再结晶模型的建立
• 2.1 7050铝合金热模拟实验
• 2.2 7050铝合金金相实验
• 2.2.1 实验结果及分析
• 2.2.2 晶粒尺寸与结晶百分数的测定
• 2.3 7050铝合金动态再结晶模型的建立
• 2.3.1 临界应变方程的建立
• 2.3.2 再结晶晶粒尺寸与结晶百分数方程的建立
• 2.4 本章小结
• 第三章 7050铝合金大锻件锻造工艺的有限元模拟及优化
• 3.1 刚塑性有限元基本原理
• 3.1.1 基本假设
• 3.1.2 塑性力学基本方程
• 3.1.3 刚塑性有限元变分原理
• 3.2 Deform软件的应用
• 3.2.1 Deform软件概况
• 3.2.2 Deform软件的模块结构
• 3.2.3 Deform软件的功能
• 3.3 锻造工艺模拟与优化
• 3.3.1 锻造工艺方案及模拟参数
• 3.3.2 锻造工艺方案模拟与分析
• 3.3.3 锻造工艺方案优化与设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 7050铝合金大锻件动态再结晶组织演变的有限元模拟
• 4.1 微观组织模拟现状
• 4.2 动态再结晶组织演变模拟结果与分析
• 4.2.1 模拟模型与基本参数
• 4.2.2 有效应变和温度对晶粒尺寸的影响
• 4.2.3 锻造工步对晶粒尺寸的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果