6061-T6铝合金板材热冲压成形极限图研究

自行设计并研制了一套获取板材热冲压成形极限图的试验系统,开展了6061-T6铝合金板材在不同应变路径及温度下的成形极限研究,获得了其在25~300℃的成形极限图。使用MSC.MARC软件对6061-T6铝合金板材的热冲压成形进行数值模拟,研究了失稳判断方法对不同温度下成形极限预测的影响。结果表明:6061-T6铝合金在室温下的极限应变值很低,塑性较差;变形温度升高到200℃时,极限应变值平均提高了99.5%;变形温度从200℃升高到300℃时,极限应变值进一步提高了23.5%,其塑性也显著提高。采用最大载荷判断法和应变路径判断法相结合的失稳状态判断准则能准确预测6061-T6铝合金的热成形极限,模拟结果和试验结果吻合较好。     

板料超塑性拉伸失稳研究

基于板料超塑性变形的特点，本文将超塑性变形全过程分为稳定变形、准稳定变形、应变路径漂移和集中性失稳发展四个阶段，依据增量理论，用数值方法建立了一普遍适用的失稳模型。然后在此基础上，依板料发生集中性失稳（ｄε＿２＝０）为许用变形程度的极限，预测了板料超塑变形时的成形极限曲线。对铝合金ＬＹ１２ＣＺ和半硬态黄铜Ｈ６２的超塑性实验研究表明：用本文提出的失稳模型预测的超塑性板料的成形极限与实验结果具有较好的一致性。     

管材内液塑性成形中的拉伸失稳分析

针对目前管材内液塑性成形中缺陷对工艺的影响,借助塑性力学分析手段,对轴向和环向的应力比对拉伸失稳极限应变的影响进行了分析。研究表明,胀形过程中,管坯的全部外载荷都是通过内部液压生成;内高压成形过程中,随应变比绝对值的增加,等效应变、环向应变及轴向应变呈指数增长趋势,而厚向应变对应力比的变化不敏感,其中集中性失稳应变量大约是分散性失稳的两倍,且随应变比绝对值的增加,集中性失稳的应变极限增加速度大于分散性失稳,破裂倾向降低明显。     

5052铝合金板材磁脉冲动态拉伸塑性失稳分析

为揭示磁脉冲成形的增塑机制,采用理论分析与微观组织观察相结合的方法对5052铝合金板材磁脉冲动态拉伸过程中动态成形行为和塑性失稳机制进行了系统研究.结果表明,惯性力在动态成形中起主要作用,惯性力对试样的结构失稳具有抑制作用,从而使试样的塑性提高并产生分散失稳;5052铝合金动态成形和准静态成形的成形性质相似,不会产生特殊的组织结构,塑性变形机制均为位错滑移机制;准静态成形过程以均匀单系位错滑移为主,断裂伴随着位错的缠结和攀移;而动态成形过程中,位错滑移趋于多系开动,在大面积区域出现明显的交滑移现象,且滑移带较准静态成形时窄且密,位错组态更均匀;动态成形的多系滑移和位错均化作用可在比准静态成形高的多的塑性应变水平下形成,从而使材料表现出较高的塑性和强度.     

6016铝合金板材室温成形性及其数值模拟

通过实验和数值模拟方法研究了6016-T4P铝合金板材在室温下的成形性能。通过刚模胀形实验获得了成形极限图(FLD),通过单向拉伸实验建立了6016-T4P铝合金的室温Johnson-Cook材料模型,并利用ABAQUS有限元软件对刚模胀形实验进行了数值模拟。模拟过程中采用最大凸模力准则和应变失稳准则获得了计算的成形极限结果,并讨论了凸模速度、摩擦系数等对成形极限模拟结果的影响。结果表明:当摩擦系数为0.1,凸模速度为1000 mm·s~(-1)时,模拟和实验结果吻合较好。随摩擦系数的增大,平面应变值增大,成形极限曲线(FLC)垂直向上移动,且摩擦系数的变化对FLC的右侧部分影响较显著;随凸模速度增加,FLC略垂直向下移动,平面应变值减小。进而应用合理的成形参数成功预测了6016铝合金汽车B柱零件的冲压成形效果。     

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。     

TC4合金绝热剪切动态演变过程数值模拟研究

对TC4合金强迫剪切过程进行了数值模拟,获得了绝热剪切过程中变形局域化区域内的von-Mises应力、有效塑性应变以及温度的分布规律。通过分析发现：大量应变集中于帽形试样变形局域化区域内,且在试样两拐角处最大;变形局域化区域内温度明显高于基体温度,且在试样两拐角处最高。结果表明,绝热剪切带内温度达到了TC4合金的再结晶温度,这为TC4合金绝热剪切带内微观组织变形机制的研究提供了依据     

快速超塑性的研究与应用

综述了高应变速率超塑材料种类、变形机理和应用技术的最新进展。高应变速率超塑材料主要是铝基复合材料及铝合金,最近,对镁合金、纳米材料、钛合金高应变速率超塑性能的研究也已开始。高应变速率超塑性在工业中的应用已经起步,例如快速超塑成形技术、一模多件技术等,可以实现中等批量、甚至大批量生产,但是主要集中在铝合金上。未来激光辅助超塑成形技术、电塑性辅助超塑成形技术值得期待。     

ZnAl10Cu2合金在热压缩条件下绝热剪切带的形成及其特征

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了ZnAl10Cu2合金热变形行为,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了压缩后合金试样的显微组织。结果表明,绝热剪切带的宽带随应变速率的增加而减小,位于剪切带中心区域的初生枝晶沿其扩展方向被剧烈拉长成纤维状,且表现出塑性流动局域失稳的特征。基体β相发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒。     

AZ31B镁合金电流辅助拉伸的多场耦合分析

为了探讨电流对材料成形性能的影响,建立了考虑温度影响的AZ31B镁合金流动应力模型及电场-温度场-变形场三场耦合有限元模型,分析了AZ31B镁合金板料在电流辅助拉伸变形中电流、温度和应变速率分布的关系,模拟了电流辅助拉伸和等温拉伸变形直至破裂的过程,研究了电流、温度和应变速率分布随拉伸变形的演化规律,并建立了AZ31B破裂应变与Z参数的关系式。结果表明:通电拉伸试样伸长率较等温拉伸时降低,这是由于通电拉伸时试样内温度分布不均导致变形局部化,但两者的破裂应变基本一致,该变形局部化对断面收缩率几乎没有影响,采用断面收缩率评价通电拉伸时材料的塑性更为合理。