高强铝合金压剪复合热变形行为研究

论文摘要

7050和2024铝合金都是目前航空航天领域广泛应用的高强铝合金，对于它们的热变形行为的研究也比较多，但是大都集中在拉伸、压缩等简单的试验研究。本论文利用一种新型的几何试样模型，实现了在Gleeble-3500实验模拟机上进行大应变速率压剪复合变形的目的。对获得的等效应力应变曲线、热变形组织、本构方程、热加工图进行了深入分析，同时采用DEFORM有限元数值模拟对两种铝合金压剪热变形行为进行数值模拟研究。试验结果表明：两种铝合金热压剪变形条件下的等效流变应力受变形温度和应变速率的影响显著，随着应变速率的升高和变形温度的降低而升高。由于剪切力的存在，曲线不存在稳态流变。通过热变形组织观察，发现两种铝合金在压剪变形过程中均出现不同程度的绝热剪切现象，且2024铝合金更严重。7050铝合金在450℃时发生动态再结晶，且等效应变速率越快再结晶越充分，而2024铝合金在所有试验条件下未观察到动态再结晶现象。7050铝合金压剪热变形激活能Q为239.9kJ/mol，2024铝合金压剪热变形激活能Q为281.9kJ/mol。基于动态材料模型（DMM）和Prasad的失稳准则，计算出不同形变参数下的应变速率敏感指数（m）、能量消耗效率（η）及流变失稳区域，绘制出了两种铝合金在热压剪变形条件下的热加工图。7050铝合金随应变量增加塑性失稳区域扩大，显示其适合在高温低应变速率下进行变形加工；2024铝合金的塑性失稳区较7050铝合金明显偏大，主要适合420450℃、应变速率为110s-1左右的热加工工艺；最后，结合DEFORM有限元数值模拟结果和试验结果对此压剪热变形过程进行了对比分析，获得了等效应变速率、等效应变和等效应力的演化规律，以及变形组织形成的热力条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 铝合金热变形研究方法及概况
• 1.2.1 铝合金拉伸热变形
• 1.2.2 铝合金压缩热变形
• 1.2.3 铝合金扭转研究进展
• 1.3 压剪复合变形研究概况
• 1.4 本论文的主要研究内容及意义
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料及试样加工
• 2.1.1 试验铝合金材料成分
• 2.1.2 试样加工
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 Gleeble 压缩试验
• 2.2.2 热变形组织金相观察
• 第3章 7050 铝合金压剪热变形行为研究
• 3.1 7050 铝合金热压剪流变曲线分析
• 3.2 7050 铝合金压剪流变变形本构方程
• 3.3 7050 铝合金压剪变形热加工图
• 3.4 7050 铝合金微观组织金相观察
• 3.5 本章小结
• 第4章 2024 铝合金压剪热变形行为研究
• 4.1 2024 铝合金压剪流变曲线分析
• 4.2 2024 铝合金压剪流变变形本构方程
• 4.3 2024 铝合金压剪变形热加工图
• 4.4 2024 铝合金微观组织金相观察
• 4.5 本章小结
• 第5章 压剪变形数值模拟
• 5.1 压剪试样网格模型
• 5.2 7050 铝合金热压剪数值模拟
• 5.2.1 7050 铝合金热压剪数值模拟结果
• 5.2.2 7050 铝合金热压剪组织演变数值模拟
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介