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喷射沉积5A06铝合金楔压变形的数值模拟

作　者: 王战锋
导　师: 张辉
学　校: 湖南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝合金喷射沉积多孔材料本构方程致密化楔形压制有限元
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

喷射沉积坯通常含有一定量的孔隙,作为结构件直接使用时性能比较差,其最终能否得到成功的应用,取决于制坯后的致密化加工过程中所获得的性能。因此,为了获得所要求力学性能,必须对喷射沉积坯进行后续塑性加工使其致密化。但采用挤压、旋压、锻造、轧制等技术,由于受加工方式及压力设备等的限制通常难以实现大型坯件的致密化加工。而采用楔形压制装置,可在小吨位压力机上通过局部变形、多道次小变形累积实现大变形,大大降低了喷射沉积材料后续致密化加工成本,解决了制备大件的难题。本文主要研究内容有:1.对喷射沉积5A06铝合金多孔材料高温压缩变形行为及显微组织演变进行了研究。建立了喷射沉积5A06铝合金热压缩变形流变应力的本构方程,将流变应力模型计算值与实测值进行比较,结果较为精确,为有限元数值模拟分析提供了数学模型。2.对热压缩后显微组织进行了金相分析和硬度测试,初步探明了孔洞及材料硬度同温度和应变速率的关系。3.本文还建立了单轴压缩时相对密度与高向变形量之间的理论关系,并用有限元模拟了单轴热压缩过程,结果显示理论公式与模拟结果和实验结果三者吻合较好,互相佐证。4.借助于有限元软件,文中针对大尺寸喷射沉积坯料研究了楔形压制实验中不同的压制温度和压制速度以及压制方式等相关工艺参数对变形与致密化的影响,结果表明:双面楔压可有效提高致密化效果,合理的楔压温度是450℃~500℃,合理的楔压速度是0.5~1.0mm/s。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第1章绪论  8-22
  1.1 引言  8-9
  1.2 喷射沉积技术的特性及应用  9-13
  1.3 多孔金属材料的塑性变形与致密化行为研究现状  13-20
  1.4 研究目的、选题依据及技术路线  20-22
第2章实验条件及方法  22-29
  2.1 引言  22-23
  2.2 高温热压缩真实应力-应变实验  23-24
  2.3 楔形压制实验  24-25
  2.4 显微组织观察及硬度、密度测试  25
  2.5 有限元分析软件介绍  25-29
第3章喷射沉积5A06 铝合金热压缩变形行为的研究  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 喷射沉积5A06 铝合金热压缩流变应力行为  29-36
  3.3 喷射沉积5A06 铝合金热压缩组织及硬度的演变  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章喷射沉积5A06 铝合金楔压变形有限元模拟  40-69
  4.1 引言  40
  4.2 应力状态与致密化规律理论分析  40-42
  4.3 圆柱体热压缩变形过程的有限元模拟  42-46
  4.4 楔压变形过程的有限元模拟  46-68
  4.5 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-77
致谢  77-78
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录  78

喷射沉积5A06铝合金楔压变形的数值模拟

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