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6063合金半固态触变挤压及数值模拟

作　者: 李赫
导　师: 路贵民
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 半固态 6063合金 近液相线半连续铸造 二次加热 触变挤压 固溶时效处理 数值模拟
分类号: TG249.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要


20世纪70年代初,美国麻省理工学院D.S.Spencer等研究人员发现了金属在凝固过程中的特殊力学行为。随后,在Flemings教授的领导下,对具有球状初生固相的半固态合金形成机制、半固态浆料的力学行为和成形特点进行了深入研究,创立了金属半固态成形的概念、理论和技术。随着半固态金属成形技术的日趋成熟,其成本将大幅度下降,质量不断提高,被专家们称为21世纪新一代的金属成形技术。本文以6063合金为研究对象,系统地研究了半固态坯料的制备、二次加热、触变挤压成形；另外对6063合金固态挤压成形和半固态触变挤压成形进行了数值模拟,并取得了以下研究成果：采用近液相线半连续铸造技术制备的6063合金半固态坯料微观组织均匀细小。重熔加热温度和保温时间共同影响着重熔加热组织的演变过程,在固液两相区内,随着加热温度的升高,a相的生长和球化速度变快。本实验中,二次加热的合适工艺制度为630℃下保温30min,或者640℃下保温25min。此时液相体积分数为23%左右,晶粒平均等级圆直径为160μm左右。半固态触变挤压成形所用的挤压力小,挤压速度快。挤压制品经T6热处理后,其抗拉强度达到297MPa,延伸率达到19.87%,远远超过固态挤压的力学性能。利用三维有限元模拟软件DEFORM-3D对6063铝合金半固态触变挤压和固态挤压工艺过程进行模拟。模拟结果显示：在相同挤压条件下,半固态触变挤压成形过程中模具所受载荷较固态挤压成形工艺小10余倍,挤压过程中稳定时间短,并且稳定期间等效应力的波动也很小。通过此次研究,半固态触变挤压的优势更加直观。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-24
  1.1 6063铝合金  10-11
  1.2 半固态金属成形技术概述  11-18
    1.2.1 半固态金属成形技术  11-14
    1.2.2 金属半固态金属成形数值模拟  14-18
      1.2.2.1 半固态金属流场的数值模拟  14-15
      1.2.2.2 半固态金属温度场及应力场的数值模拟  15-16
      1.2.2.3 半固态金属微观组织的数值模拟  16-18
  1.3 传统挤压成形技术  18-20
  1.4 半固态挤压成形技术  20-21
  1.5 本课题的目的及研究内容  21-24
    1.5.1 本课题研究的目的  21-22
    1.5.2 本课题研究的主要内容  22-24
第2章 6063合金半固态坯料的制备  24-30
  2.1 近液相线半连续铸造6063合金坯料  24-25
  2.2 铸态组织观察及分析  25-28
  2.3 小结  28-30
第3章 6063合金的半固态二次加热  30-38
  3.1 实验  30
  3.2 实验结果及分析  30-36
  3.3 小结  36-38
第4章 6063合金半固态触变挤压  38-46
  4.1 半固态触变挤压工艺  38-40
    4.1.1 坯料的加热温度及保温时间  38-39
    4.1.2 挤压比  39
    4.1.3 挤压力  39
    4.1.4 模具及料筒温度  39-40
  4.2 实验设备  40
  4.3 挤压成形  40-41
  4.4 半固态变形机制  41-42
  4.5 实验结果  42-45
  4.6 小结  45-46
第5章 6063合金半固态触变挤压数值模拟  46-60
  5.1 DEFORM-3D软件介绍  46-47
    5.1.1 DEFORM的产品类型  46
    5.1.2 DEFORM-3D的功能  46-47
  5.2 几何建模  47-48
  5.3 材料模型  48-49
  5.4 物理性能参数  49-50
  5.5 热力耦合分析处理及模拟参数  50
  5.6 模拟结果  50-59
    5.6.1 模拟挤压过程描述  50-52
    5.6.2 温度分布  52-54
    5.6.3 载荷分布  54-55
    5.6.4 应力分析  55-57
    5.6.5 应变分析  57-59
    5.6.6 流场分析  59
  5.7 小结  59-60
第6章 结论  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-68
作者简介  68-70
攻读硕士论文期间撰写论文情况  70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 特种铸造 > 其他特种铸造
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