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2A14铝合金热压缩变形流变行为研究

作　者: 郭伦文
导　师: 刘文胜
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: 2A14铝合金 热压缩变形 流变行为 本构模型 显微组织演变 动态再结晶 加工图
分类号: TG319
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


摘要：2A14铝合金是A1-Cu-Mg-Si系锻造合金,具有强度高、热塑性好、锻造性好、工作温度高、焊接性能好等优点,主要用于制造高载荷工作条件下的结构锻件,广泛应用于航空航天及民用交通工具等领域。本文针对航空用大锻件2A14铝合金等温模锻工艺问题,采用Gleeble-3500热模拟机对2A14铝合金进行等温热压缩实验,分析合金的流变应力曲线特点；在经修正的流变应力曲线基础上,建立并验证了合金的峰值与稳态流变应力本构模型；采用OM与TEM对合金变形后的组织进行观察,研究了合金的微观组织演变规律；基于动态材料模型绘制了合金的热加工图。主要结论如下：(1)基于摩擦与温度对流变应力影响的原理,修正了流变应力曲线。研究了热变形参数对2A14铝合金流变应力的影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的升高而增大,具有正的应变速率敏感性。采用线性回归的方法,建立了2A14合金的峰值与稳态流变应力本构模型,并对模型进行了验证。其中,合金的峰值流变应力本构模型为：ε=2.28545×1011[sinh(0.01689σ)]6.65exp[-173.4×103/(RT)](2)探讨了2A14铝合金热压缩变形过程中的显微组织演变特点。变形温度与应变速率均对2A14铝合金的显微组织演变有重要影响。随着变形温度的升高和应变速率的减小,合金的软化机制逐步由动态回复向动态再结晶转变。合金中弥散分布的第二相粒子对位错和晶界的钉扎作用,在一定程度上抑制了动态再结晶的形核与长大。(3)对2A14铝合金加工图及显微组织的分析表明：功率耗散值大于0.25的区域会发生动态再结晶,小于0.25的区域主要发生动态回复；失稳区出现在变形温度350～415℃、应变速率110s-1之间的区域。2A14铝合金用于等温精密模锻成形时,其最佳热加工条件为变形温度420～460℃,应变速率0.001s-1-0.01s-1。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 文献综述  9-22
  1.1 引言  9-10
  1.2 Al-Cu-Mg系铝合金的研究进展  10-12
    1.2.1 Al-Cu-Mg系铝合金的发展  10-11
    1.2.2 2A14铝合金概述  11-12
  1.3 铝合金流变行为研究  12-17
    1.3.1 材料的本构关系概述  12-14
    1.3.2 材料的软化行为  14-17
  1.4 铝合金加工图研究现状  17-19
  1.5 有限元数值仿真技术在塑性成形中的应用  19-20
  1.6 本课题研究的目的、内容与意义  20-22
2 实验方案  22-27
  2.1 引言  22
  2.2 实验材料  22-23
  2.3 研究工艺路线  23
  2.4 等温恒应变速率热压缩实验  23-25
    2.4.1 实验设备及其工作原理  23-24
    2.4.2 等温压缩实验方案  24-25
  2.5 微组织观察及分析  25-26
    2.5.1 扫描电镜(SEM)  25-26
    2.5.2 金相显微(OM)  26
    2.5.3 透射电镜(TEM)  26
  2.6 有限元模拟  26-27
3 2A14铝合金热压缩实验数据修正及其流变应力行为研究  27-38
  3.1 引言  27
  3.2 2A14铝合金热压缩流变应力的修正  27-34
    3.2.1 2A14铝合金热压缩过程摩擦影响的修正  27-30
    3.2.2 2A14铝合金热压缩过程温度影响的修正  30-34
  3.3 2A14铝合金的真应力-真应变特征曲线  34-36
    3.3.1 变形温度对2A14铝合金流变应力的影响  34-35
    3.3.2 应变速率对2A14铝合金流变应力的影响  35-36
  3.4 本章小结  36-38
4 2A14铝合金热压缩流变应力本构模型及其验证  38-51
  4.1 引言  38
  4.2 2A14铝合金的峰值流变应力本构模型  38-47
    4.2.1 2A14铝合金峰值本构模型的建立  38-41
    4.2.2 2A14铝合金峰值本构模型的有限元验证  41-47
  4.3 2A14铝合金的稳态流变应力本构模型  47-50
    4.3.1 2A14铝合金稳态流变应力本构模型的建立  47-48
    4.3.2 2A14合金稳态流变应力本构模型的实验验证  48-50
  4.4 本章小结  50-51
5 2A14铝合金热压缩变形组织演变行为及加工图研究  51-63
  5.1 引言  51
  5.2 2A14铝合金热压缩变形的组织演变行为  51-56
    5.2.1 变形温度对2A14铝合金微观组织的影响  51-53
    5.2.2 应变速率对2A14铝合金微观组织的影响  53-56
  5.3 2A14铝合金热加工图  56-62
    5.3.1 基于动态材料模型的热加工图原理  56-58
    5.3.2 2A14铝合金加工图的建立  58-60
    5.3.3 2A14铝合金热加工图分析  60-61
    5.3.4 根据加工图优化材料热加工工艺参数  61-62
  5.4 本章小结  62-63
6 结论与展望  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-71
攻读学位期间主要的研究成果目录  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 锻造、锻压与锻工 > 有色金属锻造
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