6061鍛造鋁管力學(xué)性能研究結(jié)果：【13702026627】6061鍛造鋁管因其質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、且具有較好的成形性與焊接性能而在汽車、船舶等機(jī)械制造業(yè)中廣泛應(yīng)用。微合金化是目前改善鋁合金結(jié)構(gòu)材料與綜合力學(xué)性能最為高效的方法之一,近年來一直備受關(guān)注。與常規(guī)成形方式相比,立式雙輥鑄軋工藝以其流程短、成品率高、高效節(jié)能等優(yōu)勢(shì)也必將成為一種極具潛力的制備工藝。本實(shí)驗(yàn)利用NF6-300立式雙輥薄帶鑄軋機(jī)成功制備了3.50 mm厚6061鋁合金鑄軋板,通過控制鑄軋速度、Mn/Fe質(zhì)量比及熱處理工藝研究6061鋁合金鑄軋板微觀組織演變及力學(xué)性能之間的變化規(guī)律。通過以上研究表明:鑄軋速度對(duì)6061鑄軋板成形性、微觀組織及力學(xué)性能有著重要的影響。當(dāng)鑄軋速度為12 m/min或15 m/min時(shí),晶粒尺寸較小,第二相粒子相對(duì)細(xì)小且均勻分布在晶界間;當(dāng)鑄軋速度為21 m/min時(shí),中心偏析情況愈加嚴(yán)重,部分α-Fe相、Mg2Si相等發(fā)生局部聚集,對(duì)板材整體性能的提高有著很大影響;當(dāng)鑄軋速度為15 m/min時(shí),6061鑄軋板力學(xué)性能最佳,此時(shí)抗拉強(qiáng)度、硬度與伸長(zhǎng)率分別為187.92 MPa、72.33 HV0.1與16.87%。最后,建立了基于元胞自動(dòng)機(jī)理論的包括初始的微觀組織,位錯(cuò)密度演化模型,再結(jié)晶形核與長(zhǎng)大模型等等在內(nèi)的二維動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型,線性回歸和計(jì)算出了模型中的各項(xiàng)參數(shù),對(duì)6061鋁合金多向鍛造過程微觀組織動(dòng)態(tài)再結(jié)晶演化進(jìn)行了仿真模擬分析。結(jié)果表明,隨著有效應(yīng)變的增加,溫度不斷升高,在原始鑄態(tài)合金中晶粒的晶界處開始破碎產(chǎn)生大量的等軸狀的細(xì)小新晶粒,在母相大晶粒四周形成了一圈典型的項(xiàng)鏈狀組織,并隨著鍛壓過程的進(jìn)行,原始粗大晶粒逐漸被吞噬取代,晶粒得到顯著的細(xì)化,動(dòng)態(tài)再結(jié)晶會(huì)逐漸趨于緩慢,再結(jié)晶細(xì)化晶粒的效果也在逐漸減弱。6061鍛造鋁管與之前基于JAMK理論的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)微觀組織仿真結(jié)果對(duì)照,晶粒尺寸大致相同。這驗(yàn)證了本文建立的元胞自動(dòng)機(jī)模型可以比較準(zhǔn)確的仿真和預(yù)測(cè)6061鍛造鋁管在多向鍛造過程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸分布和演化,而且通過確定的多向鍛造工藝方案會(huì)在實(shí)際試驗(yàn)中確實(shí)對(duì)6061鋁合金的微觀組織產(chǎn)生劇烈的晶粒細(xì)化效果,常溫拉伸實(shí)驗(yàn)的對(duì)比結(jié)果也說明多向鍛造會(huì)顯著提升鋁合金的力學(xué)性能,通過仿真模擬結(jié)合試驗(yàn)分析,最終對(duì)運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中制備超細(xì)晶材料具有重要參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。真應(yīng)變曲線時(shí),結(jié)果發(fā)現(xiàn)6061鋁合金在試驗(yàn)條件下的熱塑性變形過程中的流變應(yīng)力具有正應(yīng)變速率敏感性,會(huì)隨著應(yīng)變速率的提高而不斷升高,峰值應(yīng)力也隨之增大;隨著變形溫度的升高而呈現(xiàn)明顯降低的趨勢(shì)。在這之后,利用DEFORM-3D軟件來模擬不同工藝參數(shù)下的6061鋁合金多向鍛造成形過程,研究相關(guān)力學(xué)行為的變化情況和成形規(guī)律,在始鍛溫度為300℃的情況下,結(jié)果表明,等效應(yīng)變的累積和分布大致遵循熱壓縮變形的基本特征,心部和端部外緣屬于大變形區(qū),端部中心屬于等效應(yīng)變最小的難變形區(qū),而且隨著鍛壓過程的進(jìn)行,應(yīng)變分布的梯度在逐漸增大,不均勻性逐漸突出,中心區(qū)域的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)最快,最終在剖切面形成了大致環(huán)狀分布的等效應(yīng)變場(chǎng)。由于鍛造使得外力做功以及材料內(nèi)部反復(fù)摩擦作用,兩者產(chǎn)生的熱量令整體鋁合金試樣的溫度不斷上升,溫度分布表現(xiàn)出從中心向頂部和邊緣呈遞減趨勢(shì)。多向鍛造工藝對(duì)細(xì)化晶粒尺寸和改善材料性能有著顯著的作用,在第一個(gè)循環(huán)道次結(jié)束時(shí),試樣就已經(jīng)發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,并且會(huì)隨著時(shí)間推移而使得再結(jié)晶程度越來越高,坯料各個(gè)區(qū)域逐步發(fā)生充分的變形,到鍛造結(jié)束時(shí),材料內(nèi)部絕大部分區(qū)域已經(jīng)基本發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,進(jìn)行得十分充分,晶粒均勻細(xì)化的效果十分明顯,已經(jīng)呈現(xiàn)出超細(xì)晶組織的狀態(tài),最終最小的晶粒尺寸已經(jīng)達(dá)到0.580μm,平均晶粒尺寸為1.79μm左右。最終對(duì)比不同始鍛溫度和循環(huán)道次的影響,確定了最佳鍛造工藝。
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當(dāng)前位置: