在多向锻造过程中温度场对7075铝合金组织的影响

运用Deform 3D软件,研究了7075铝合金多向锻造过程中实际情况难以测量的参数对锻件成型质量的影响。以温度为变量,采用等温锻造和变温锻造对相同尺寸的毛坯进行锻造,初始的锻造温度为450℃,对比研究了两种锻造过程中毛坯所受到的应力、金属流速、金属流线以及晶粒大小等参数的差异。结果表明,7075铝合金变温锻造表面容易产生撕裂现象,等温锻造金属流线更好,组织更加均匀。镦粗和拔长的次数足够多,均可以达到晶粒细化效果,等温锻造晶粒尺寸更小,分布更均匀。     

7075高强度铝合金锻造晶粒细化原理的数值仿真研究

采用考虑热机耦合效应的刚塑性有限元方法,对正方体形7075铝合金的锻造过程和晶粒细化过程进行了数值模拟,所采用的晶粒细化模型为Yada模型.结果表明,锻件内的应力、应变、应变速率、温度分布不均,模型中心区域为易变形区,4个纵向棱边区和以上下接触表面为底面的接触锥形区为难变形区.细化首先开始于易变形区,再相继扩展到纵向棱边区和接触锥形区.应变速率和温度是决定晶粒尺寸的主要因素.增加应变速率,可使晶粒尺寸变小,但高应变速率使得锻件升温;而温度升高,使得晶粒尺寸长大.有利于晶粒细化的锻造工艺条件为:温度350℃～400℃,应变速率70 s-1～100s-1,道次压缩比20%～25%.讨论了Yada模型的局限性,指明了它的适用范围.     

7075铝合金的多向锻造工艺研究

以7075高强铝合金为研究对象,在传统多向锻造工艺基础上,设计了一种有模具的多向锻造工艺。利用数值模拟方法,对比分析了两种工艺下金属流动性、成形载荷和等效应变分布,对变形后7075铝合金微观组织及均匀性进行了预测。结果表明,相对于传统多向锻造,基于模具的多向锻造工艺,经过多道次变形后,其坯料尺寸形状并不发生变化;在充型阶段金属流动速度大、分布趋于均匀,且在一定程度上提高了晶粒细化程度及坯料组织均匀性。带模具的多向锻造工艺在改善坯料质量、提高材料利用率等方面具有明显优势。     

挤压态7075铝合金再结晶经验模型及应用

通过等温压缩试验和定量金相分析研究挤压态7075铝合金在变形温度为250~450℃、应变速率0.01~10 s?1下的变形行为和组织演化规律,得到不同变形条件下的真应力—应变曲线、平均晶粒尺寸、再结晶晶粒尺寸及再结晶分数。基于Yada模型通过统计回归建立挤压态7075铝合金动态再结晶经验模型并进行验证。结果表明:所建立的Yada再结晶模型误差平均值达到5%;通过二次开发实现了再结晶模型与Deform-3D软件的结合,并进行单向墩粗模拟验证,结果表明该模型预报精度较好。采用所建立的Yada再结晶模型研究7075铝合金三通件多向加载成形过程组织演化,获得加载路径对工件晶粒尺寸特征的影响规律。     

7075铝合金在多向大变形锻造和退火中细晶粒结构的演变

利用多向大变形锻造工业工艺和显微组织观察,研究了工业7075铝合金中细晶粒显微组织的演变。在工业生产条件下,7075铝合金基体在锻造过程中可发生完全的动态再结晶,产生出平均尺寸小于2μm的细小等轴再结晶晶粒结构,晶粒内包含高密度位错与弥散细小的第二相粒子缠结。锻件经390℃～450℃退火1h后,晶粒尺寸仍在2μm～3μm左右,这说明动态再结晶晶粒结构在静态退火期间是很稳定的。     

铝合金锻造开坯变形均匀性数值模拟与实验验证北大核心CSCD

锻造开坯变形均匀性是影响锻件质量的重要因素。以2A14铝合金为研究对象,利用Deform-3D有限元软件对锻坯应变场进行模拟,通过引入平均等效应变ε_(ave)、变形均匀系数a,结合晶粒形貌观察和拉伸力学性能测试,对“单向镦粗”和“多向镦粗”两种锻造开坯工艺的变形均匀性进行定量和定性分析。研究结果表明:“多向镦粗”锻造开坯工艺的变形均匀性较“单向镦粗”锻造开坯工艺好,且锻造累积应变量越大,变形均匀性越好,力学性能各向异性越弱。2A14铝合金在多向镦粗锻造开坯过程中,随着累积应变量的增加,晶粒细化机制由晶粒破碎机制逐渐转变为连续动态再结晶机制。     

基于Simufact数值模拟的2A70铝合金模锻成形及工艺优化

采用Simufact模拟软件对2A70铝合金模锻件成形过程进行模拟以及采用3T模锻锤对该锻件进行生产,研究了该锻件垂直分模面位置等效应变对低倍组织的影响。结果表明:2A70模锻件垂直分模面部位低倍组织晶粒尺寸与Simufact软件进行变形模拟后等效应变具有相同分布特征;2A70铝合金在较大变形和临界变形范围内均产生粗大晶粒,最优变形窗口等效应变为0.2～0.8;采用优化后的坯料尺寸及锻造工艺参数可生产出均匀细小晶粒的2A70铝合金模锻件。     

多向锻造对改善7075铝合金性能的作用

研究了多向反复锻造对7075铝合金显微组织的细化作用。结果表明，经多向反复热锻，7075铝合金的晶粒尺寸可以减小到2μm以下，并具有良好的热稳定性。淬火时效后，在强度与常规状态相当的情况下，拉伸伸长率可达18％。     

多向锻造7075铝合金的结构和性能

在440℃经多向锻造加工成7075铝合金锻件。研究了锻件的显微组织和力学性能随退火温度和T73回火的变化，TEM和SEM用于分析锻件的晶粒和第二相形态。多向和大变形锻造产生平均晶粒尺寸1．8μm的完全再结晶组织。390℃-450℃退火使晶粒长大到3μm，但位错和第二相分布没有明显改变，这时锻件展现出较低强度和较高延性。T73回火使锻件屈服强度和拉伸强度分别提高280％和210％，而延性同退火样相比并无明显下降，断裂韧性达到51MPam^1/2，可以认为这是沉淀强化的贡献。     

7075铝合金的等温自由锻造温度优化

为优化7075铝合金的性能,采用不同的锻造温度进行了7075铝合金等温自由锻造试验,并研究了锻造温度对7075铝合金的拉伸性能、冲击性能和耐磨损性能的影响。试验结果表明:锻造温度过低,7075铝合金内部很难动态再结晶,晶粒粗大,组织不均匀,不利于合金拉伸、冲击和耐磨损性能的提高;随着锻造温度的上升,7075铝合金内部的动态再结晶加强,晶粒逐渐变小、细化,组织分布也逐步均匀,合金的拉伸、冲击和耐磨损性能得到提高;当锻造温度达到420℃时,动态再结晶达到最强化,7075铝合金内部晶粒几乎都得到细化,且大小均匀,组织得到最大程度改善,合金的拉伸、冲击和耐磨损性能得到极大改善;当温度超过420℃时,随着温度进一步上升,7075铝合金的晶粒不再发生动态再结晶,晶粒不再细化,反而呈现出变粗大的迹象,组织不再均匀、致密,合金的拉伸、冲击和耐磨损性能呈现下降趋势。因此,7075铝合金的锻造温度优选为420℃。     

大截面SDP1塑料模具钢多向锻造过程中微观组织演变的数值研究

利用DEFORM-3D有限元仿真软件,结合SDP1钢的组织演变模型,对大截面塑料模具钢多向锻造过程中微观组织演化进行了模拟,并对比分析了多向锻造与传统镦拔锻造对微观组织的影响。结果表明:在多向锻造过程中,初次锻造(第一锻造工步)后,锻件心部晶粒细致均匀(45. 4～49. 9μm)、端面附近晶粒粗大(200μm);一道次多向锻造后试样心部的平均晶粒尺寸约为40. 6～43. 3μm,略大于传统锻造后的35. 7～46. 0μm。但整体来看,多向锻造后试样的平均晶粒尺寸为11～60μm,明显小于传统锻造后的12～132μm,微观组织的均匀性得到明显改善。     

国产7075铝合金材料锻造工艺参数的测试

国产7075合金的化学成分与LC9合金相近。为了合理地制定该材料锻件的锻造工艺,我们对其进行了过烧、镦粗和拉伸试验,以及不同变形量下淬火后晶粒尺寸的测定,所得结果为其锻件锻造工艺参数的确定提供了依据。     

高速列车铝合金轴箱体锻造工艺设计及材料变形规律

针对形状结构相对复杂的7050高强铝合金轴箱体,在Gleeble-1500热模拟试验机上对原材料进行了变形温度300~450℃、应变速率0.01~10 s-1的热模拟试验,获得了不同变形温度和变形速率下的真实应力-应变关系曲线,建立了含有应变补偿的7050铝合金Arrhenius本构关系模型;提出了一种能够合理分配材料体积的轴箱体预制坯形状,并设计了相应的挤压预锻工艺和模具结构,通过数值模拟研究了轴箱体锻造过程中金属流动规律。研究表明,挤压后的预锻件满足终锻件的体积分配要求,能够使终锻件充型饱满、流线分布合理,无折叠现象,工艺流程简化为自由锻压扁镦粗、挤压制坯和终锻3步,缩短了加工周期。在实际生产中缺乏多向锻造设备时,为轴箱体类锻件生产提供了一种可行的工艺方法。     

Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金多向自由锻数值模拟与实验研究

采用数值模拟和实验研究的方法对Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金厚板锻件三镦两拔展宽和四镦三拔展宽的多向自由锻工艺及其组织性能进行了研究。该合金多向锻造工艺过程的数值模拟和实验研究结果表明,在锻造工艺四镦三拔比三镦两拔总锻比大4.52的条件下,锻件内的等效应变值增大了约3.80～4.00;锻态组织中的第二相更加细碎化和弥散化;热处理的晶粒组织更细小且分布更均匀;锻件性能略优,且3个方向上性能值更接近。     

7050-T7452高强铝合金的开坯与锻造工艺研究

为了研究7050高强铝合金开坯工艺的变形均匀性及锻件的断裂韧性,采用数值模拟、微观组织分析及紧凑拉伸试样的KIC试验等,分析研究7050高强铝合金铸坯改锻和挤压坯锻造的变形均匀性、显微组织和断裂韧性,得到了两种开坯工艺条件下坯料的平均等效应变、变形均匀系数、晶粒尺寸大小及分布和断裂韧度值。结果表明:铸坯改锻工艺的变形均匀性较好,其平均等效应变约为7.2,变形均匀系数约为0.475;挤压坯锻造工艺的变形均匀性较差,其平均等效应变约为1.9,变形均匀系数约为0.954;铸坯改锻工艺的平均晶粒尺寸与挤压坯锻造工艺基本相当,约为7.5μm,但铸坯改锻工艺的晶粒尺寸比挤压坯锻造更均匀;铸坯改锻工艺下锻件的KIC满足AMS4108F标准要求,而挤压坯锻造工艺不满足,其原因是挤压坯锻造后脆性较大,并残留有挤压织构。     

2618铝合金等温成形工艺热模拟试验研究

利用G1eeble-1500型热/力模拟试验机模拟2618铝合金等温成形工艺,采用正交试验法研究工艺参数(变形温度T、应变速率ε和变形程度ε)对晶粒尺寸的影响,确定了最佳工艺参数为:T=430℃, ε=8×10-3s-1, ε=40%.利用此工艺参数对2618铝合金进行等温成形,金相试验表明获得的锻件晶粒细小、均匀.     

7075铝合金高温热变形性能的研究

采用Gleeble-3800热模拟机,沿与原材料轴线呈0°、45°、90°方向切割试样,在320、400和480℃,变形速率0.01、0.1和1/s时对7075铝合金进行试验。研究了温度、应变速率对7075铝合金热变形过程中力学性能及显微组织的影响。结果表明:在同一应变速率下,7075铝合金的流变应力和进入稳态流动时所需的应变随温度的升高而降低;在低温成形时,晶粒的形状连续而均匀;随着变形温度升高,晶粒逐渐变得粗大;在较高温度变形时,大晶粒周围有细小的等轴晶出现,发生了动态再结晶。在同一变形温度下,7075铝合金的流变应力随应变速率的增大而提高;应变速率越大,越易出现动态再结晶。     

支承辊微观组织的模拟研究

以锻钢支承辊为研究对象,运用Deform-3D软件中的Microstructure模块,对锻件KD法和WHF法拔长变形过程中的动态再结晶进行数值模拟,考察工件在热变形过程中等效应力、应变、位错密度等因素对锻件微观组织演化的影响,对锻后晶粒尺寸进行预测,为支承辊锻造工艺提供参数依据。     

多向锻造和时效处理对7075铝合金力学与剥落腐蚀性能的影响

对7075铝合金进行多向锻造及时效处理。利用金相显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观察微观组织,并测试7075铝合金的力学与抗剥落腐蚀性能。结果表明:经过多向锻造和时效处理,7075铝合金细晶组织具有较高的强度、塑性和抗剥落腐蚀性能。     

高筋铝合金航空接头锻件成形工艺研究

采用Deform-3D有限元软件对高筋铝合金航空接头锻件锻压成形工艺进行了仿真分析,获得了成形良好、应变分布均匀的最佳预锻件形状.在实验室压机上开展了缩比锻件的成形工艺实验,研究结果表明:优化的预锻件在模腔中的流动性提高、锻件充填完好、变形均匀、应力应变集中降低,所得锻件流线顺畅、晶粒细小、纤维组织明显、力学性能优良,避免了锻造缺陷;仿真与实验结果吻合,为航空接头锻件设计及成形工艺提供了依据.