7075铝合金挤压棒各向异性对热变形特性影响的研究

摘要

采用Gleeble-1500型热模拟机，对7075铝合金挤压棒材，分别取与轴向成0°、45°、90°方向的圆柱试样，在应变速率为0.001s-1~1s-1，变形温度为320℃~480℃范围内，进行热压缩试验，分析了变形温度、应变速率对流变应力及微观组织的变化影响规律，建立了7075铝合金热变形本构模型；基于动态材料模型加工图理论，绘制了沿圆柱试样轴向不同方向时的加工图，并结合金相组织观察对其进行对比分析。本文主要结论如下：
　　1.7075铝合金的流变应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征，在一定应变速率下，温度越高越容易发生动态再结晶；一定温度条件下变形，低应变速率有利于发生动态再结晶；峰值应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。
　　2.在温度较低时，7075铝合金挤压棒与轴向分别成0°、45°、90°三个方向上流变应力差异较大，随着温度的升高，材料的流变性能趋于各向同性，各向异性趋向于降低。
　　3.算的峰值应力与实验值相比，沿挤压棒轴向90°方向时误差最大为18％，此方向热激活能为145.83KJ/mol；45°方向时平均误差约为10％，此时激活能最小为140.39KJ/mol；0°方向时误差最小，在低应变速率下计算值与实验值更加吻合，误差仅为5%，此方向的激活能最大，计算值为158.45kJ/mol。
　　4.通过金相观察发现功率耗散因子越大，晶粒越细小；功率耗散因子越小，组织越不均匀。当与轴向成45°和90°方向时，耗散因子较小，二者最大值均为0.32；在与轴向成0°方向，不同应变时的热加工图区别不大；应变速率在0.01s-1~0.001 s-1、温度在460℃~480℃范围时，功率耗散因子峰值达到35%，该区域是最佳热加工区；对显微组织影响的分析可以看出，变形组织观察结果与热加工图的分析结果一致，表明该热加工图的求解结果是可靠的。
　　本课题通过热压缩研究，为7075铝合金热加工成形提供了有效的数学本构模型，为确定科学的热加工工艺条件、提高合金加工性及避免组织缺陷提供了科学理论依据。

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第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2超高强度铝合金概述及7xxx 系铝合金的研究现状

1.3金属材料高温塑性变形流变性能及本构方程

1.4 金属高温塑性变形机制：动态回复和动态再结晶

1.5 金属材料高温塑性变形过程的物理模拟方法

1.6热模拟实验方法在材料高温塑性变形领域的应用现状

1.7本课题研究的目的、意义、内容

第2章 实验材料及内容

2.1实验材料的选取

2.2实验设备

2.3热模拟压缩实验

2.4 固溶处理

2.5 金相组织观察

第3章 7075合金热变形力学行为和微观组织研究

3.1 7075铝合金热变形真应力-真应变曲线特征

3.2 高温塑性变形微观组织的定性分析

3.3本章小结

第4章 热压缩流变力学行为的数学本构模型

4.1前言

4.2 Arrhenius模型关系建立

4.3 高温塑性变形材料本构常数的求解

4.4 本构方程的验证

4.5 本章小结

第5章 7075铝合金挤压棒热加工图研究

5.1前言

5.2 基于动态材料模型的DMM加工图理论基础

5.3塑性失稳判断准则

5.4 7075铝合金塑性加工图的建立

5.5 7075 铝合金塑性加工图的分析

5.6 变形组织观察与分析

5.7 根据热加工图制定热加工工艺

5.8 本章小结

第6章 总 结

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢