2E12高强耐疲劳铝合金轧制工艺和疲劳性能的研究

摘要

2E12铝合金为Al-Cu-Mg系高强耐热铝合金，它的美国牌号为2524，它是在2A12(2024)合金的基础上，通过降低Fe、Si等杂质元素的含量而进行改善合金的断裂韧性、疲劳和抗应力腐蚀性能的新型铝合金。该合金的主要强化相是S(Al<,2>CuMg)相和θ(Al<,2>Cu)相。2E12高强铝合金是在复杂工艺条件下制备出来的，其板材性能受不同轧制温度、压下量、轧制速度等因素影响，要获得良好性能指标和良好服役条件的基础研究在国内还没有开展，国外在此项产品开发方面已经获得了稳定的技术。 针对2E12新型铝合金，研究了适合于650四辊可逆轧机的热轧、冷轧工艺制度。将轧后的板材加工成标准试样，测量了其T4热处理状态下的拉伸力学性能和疲劳性能，均能满足相关的国家标准。采用金相显微镜观察了2E12铝合金板材的显微组织，研究了显微组织同轧制工艺参数之间的关系。采用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸、疲劳试样断口进行观察，分析该合金的断裂机理。并采用DEFORM软件对轧制过程进行了模拟。本文针对650四辊可逆轧机的能力，制定了2E12铝合金的热轧、冷轧工艺制度，新一代耐疲劳损伤2E12铝合金，达到了良好的性能指标。本文应用有限元软件对2E12铝合金轧制过程进行模拟，为日后铝合金轧制试验提供参考数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.2 2xxx系和2E12铝合金的发展及应用

1.2.1变形铝合金

1.2.2 2xxx系铝合金的发展及现状

1.2.3 2E12铝合金的性质、发展及应用

1.2.4国内外铝合金的研究现状

1.3铝合金轧制技术及其研究现状

1.3.1铝合金轧制技术介绍

1.3.2铝合金轧制技术的发展

1.3.3铝合金加工材料的开发与应用

1.4有限元在铝合金轧制技术中的应用

1.4.1有限元法的发展概述

1.4.2有限元法在塑性加工中的应用

1.5选题意义及主要研究内容

1.5.1选题意义

1.5.2课题来源及主要研究内容

第2章铝合金轧制原理

2.1铝合金轧制原理

2.1.1轧制过程的变形参数

2.1.2轧件的咬入条件

2.1.3轧制金属的流动与变形

2.2生产方法及工艺流程

2.2.1生产方法

2.2.2生产工艺流程

2.3本章小结

第3章2E12铝合金轧制工艺的研究

3.1轧制试验材料及轧制试验总体方案

3.1.1 2E12铝合金铸锭化学成分

3.1.2轧制试验总体方案

3.2 2E12铝合金轧制工艺制度的研究

3.2.1 2E12铝合金轧制工艺研究过程

3.2.2合金过烧温度试验

3.2.3铸锭高温塑性及高温性能试验

3.2.4铸锭均匀化热处理

3.2.5热轧工艺参数制定

3.2.6中间退火工艺制度

3.2.7冷轧工艺制度

3.2.8力学性能测定

3.2.9光学金相显微组织观察

3.3试验结果与分析

3.3.1 2E12铝合金过烧温度试验结果

3.3.2 2E12铝合金工艺塑性试验结果

3.3.3力学性能结果

3.3.4光学金相显微组织观察

3.3.5轧制工艺制度

3.4本章小结

第4章2E12铝合金疲劳性能的研究

4.1试验方法

4.1.1 2E12铝合金板材T4热处理工艺方案的制定

4.1.2热处理后板材的光学组织

4.1.3疲劳裂纹扩展试验

4.1.4扫描电镜断口观察(SEM)

4.2试验结果与分析

4.2.1金相组织观测

4.2.2疲劳裂纹扩展试验结果

4.2.3扫描电镜断口分析

4.3本章小结

第5章有限元理论及铝合金轧制过程模拟

5.1引言

5.2 DEFORM简介

5.3有限元模拟方案的确定

5.3.1有限元理论建模条件

5.3.2单元划分

5.3.3材料模型

5.3.4加载、约束及边界条件的建立

5.4有限元计算结果分析

5.4.1应变场及轧制力模拟结果

5.4.2温度场模拟结果

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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