6082铝合金筋类锻件热变形行为及组织性能研究

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铝合金筋类零件广泛应用于汽车、航空等领域。该种零件形状复杂、精度要求高,并且对于锻件组织和性能的要求也日益提高。目前对于6082铝合金锻造变形过程中材料参数并不完备,而对于筋类锻件金属流动和缺陷形成和演化也不够深入。本文采用有限元模拟和实验相结合的方法,研究了6082铝合金筋类锻件热变形行为、成形过程中缺陷形成的机理,提出了相关变形条件和工艺参数对于锻件组织性能的影响。6082铝合金变形激活能Q为145.977kJ/mol。应变速率小于0.1s-1时,应变未达到0.1即已进入稳态流动阶段,之后流动应力略有下降。而当应变速率大于0.1s-1时,应变增大到0.3才开始进入稳态流动阶段,并且进入稳态后应力值不再随应变变化。可采用4阶多项式进行应变补偿,改进后的本构方程对流动应力值的预测更为精确。应变速率小于1s-1时,6082铝合金只发生动态回复,晶粒较为粗大;应变速率大于1s-1时,发生动态再结晶。在350oC下变形出现大量破碎的晶粒,随着温度逐渐升高,位错缠结的网状形态逐渐消失,当温度提高到500oC时,晶粒尺寸变大,且排列较为整齐,出现近似等轴晶的形态。6082铝合金辊锻变形过程中,同一横截面上温度场和应力应变场分布不均匀,温度相差可达20oC,应力相差可在30MPa左右。制坯变形量45%,预锻和终锻截面面积差在10%之内可有效避免出现折叠、穿筋等各种缺陷。压扁后坯料的夹角增大约2o,为了保证变形匹配,需要对该角度进行补偿。6082铝合金在440oC-490oC区间辊锻,热处理后的强度随着温度升高而增大,且强度在310MPa至360MPa之间。制坯后的零件应当立即水冷,以保持较好的组织形态。不宜让其在空气中自然冷却,否则会导致晶粒粗大且不均匀。随着始锻温度和终锻温度的提高,粗晶有减少的趋势。较大的变形程度和均匀的变形对避免和减少粗晶有利。在0到60%的制坯变形程度区间,随着制坯变形程度增大,第二相粒子析出增多,锻后锻件的抗拉强度和屈服强度增大,极大值分别为350MPa和310MPa。镦挤变形过程易产生汇流折叠,增大过渡圆角可改善金属流动状态。筋部圆角大于筋部宽度的1/2时,充填饱满,没有缺陷。流线紊乱和折叠缺陷的产生与材料过量有关,应严格控制金属余量。变形温度在480oC,滑块速度5mm/s,摩擦因子0.3时,充填效果很好。
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