汽车用5182铝合金温变形行为及其拉深成形性能的研究

论文摘要

轻质材料在汽车上的应用已成为当前汽车工业研究的热点问题。5182铝合金具有优良的力学性能和成形性能,是一种能应用到汽车车身的轻质材料。本文开展了5182铝合金温变形行为及其拉深成形性能的研究,为进一步开发和优化5182铝合金车身板提供依据。通过单向温拉伸实验对5182铝合金在变形温度为50～300℃、应变速率为0.001～0.1s-1范围内的流变应力行为进行了研究,得到了合金的真应力—真应变曲线。采用改进后的Fields-Backofen方程,并拟合应变硬化指数n、应变速率敏感性指数m和材料强度系数C,建立了5182铝合金板在不同变形温度和应变速率下的本构方程。通过金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜对温拉伸后的组织和断口进行了观察分析,揭示了温变形过程中的动态回复和动态再结晶行为。通过5182铝合金板材的温拉深成形实验,研究了其温成形性能及工艺,并分析了拉深试样的断裂行为。在变形温度为250℃,压边力为3.0N/mm2,变形速率为0.1mm/s,并采用半固体润滑剂进行拉深变形时,5182铝合金板可获得较优的拉深成形性能,拉深极限比达2.5。在拉深过程中,裂纹容易在凸缘圆角与直边所形成的过渡区域相邻的直壁上产生和扩展,最终导致板料拉裂。n值是评估5182铝合金板拉深性能的最佳参数。在相同的变形温度下,应变硬化指数n值越大,极限拉深比LDR越大;在不同的变形温度时,LDR与n值的变化规律主要取决于其塑性变形能力和应变硬化能力两方面相互作用的结果。随着变形温度的增加,n值减小,LDR值逐渐变大,达到最大值;随后n值继续减小,而LDR值则逐渐变小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 汽车用铝合金板的发展及研究现状
• 1.2.1 国内外的发展概况
• 1.2.2 2000系和6000系汽车用铝合金板
• 1.2.3 5000系汽车用铝合金板
• 1.2.4 汽车用铝合金板存在的问题
• 1.3 汽车用铝合金板成形特性
• 1.3.1 铝合金板材成形的分类
• 1.3.2 铝合金板材的成形性能
• 1.3.3 提高铝合金板成形性的特殊成形法
• 1.4 铝合金的温拉伸变形行为
• 1.4.1 流变应力-应变曲线特征
• 1.4.2 本构方程的研究
• 1.4.3 微观组织演变
• 1.5 铝合金板材温成形工艺的研究现状
• 1.5.1 温度组合模式的影响
• 1.5.2 压边力的影响
• 1.5.3 润滑条件的影响
• 1.5.4 其他成形条件的影响
• 1.6 本课题研究的目的和意义
• 第二章 实验过程与方法
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验材料及其制备
• 2.3 温拉伸实验
• 2.4 微观组织观察
• 2.4.1 金相组织（OM）观察
• 2.4.2 拉伸断口形貌（SEM）观察
• 2.4.3 透射电镜（TEM）观察
• 2.5 温成形实验
• 第三章 5182铝合金温拉伸变形行为的研究
• 3.1 真应力—真应变曲线
• 3.2 本构方程的建立
• 3.2.1 本构模型的选择
• 3.2.2 材料常数的计算与拟合
• 3.2.3 计算结果与实验结果比较
• 3.3 微观组织分析
• 3.3.1 金相组织
• 3.3.2 断口形貌
• 3.3.3 TEM组织
• 3.4 温变形软化机制探讨
• 3.4.1 动态回复机制
• 3.4.2 动态再结晶机制
• 第四章 5182铝合金温拉深成形性能的研究
• 4.1 成形工艺参数对成形性能的影响
• 4.1.1 温度对成形性能的影响
• 4.1.2 压边力对成形性能的影响
• 4.1.3 拉深速度对成形性能的影响
• 4.1.4 润滑条件对成形性能的影响
• 4.2 断裂行为分析
• 4.2.1 拉深成形的断裂特征
• 4.2.2 拉裂断口形貌
• 4.3 成形性能与材料性能参数的相关性
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 公开发表论文和获奖情况