极冷7055铝合金热变形行为研究

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7055铝合金属于Al-Mg-Zn-Cu系合金,它是以7050合金为基础,改变合金成分以后开发出来的一种新型铝合金。本文针对7055铝合金,研究在温度和应变速率分别为250℃-450℃和0.001s-1-10s-1的热压缩变形规律和微观组织演化规律。建立了该合金的热加工图,将合金流变特征和微观组织与加工图结合分析,阐述了合金在不同加工区间的组织演化机制,以此能够控制加工工艺参数对组织的影响。在此基础上,针对7055铝合金进行了锻造成形模拟,分析了微观组织演变规律与模拟的整合。得到的结果如下:本文以7055铝合金为材料进行了压缩实验,研究在高温状态下的金属流动行为。通过实验后绘制的真实应力-应变曲线,建立了四种不同的本构模型,即改良的JC本构模型、改良的ZA本构模型、AR本构模型和ANN本构模型,并利用统计学对四种模型精确性进行评估。M-ZA模型预测较低温度和较低应变速率的环境下具有较好的预测结果;AR模型预测低变形温度下具有较好的预测结果;而M-ZA模型则能够很好的预测中间温度和较低应变速率条件下的流动应力曲线;相比较而言,ANN模型对所有变形条件下的流动应力曲线具有较高的预测精度。基于热模拟压缩实验,研究了7055铝合金高温热变形过程的微观组织演化特征,然后利用Prasad失稳准则建立加工图。结果表明,当应变速率为0.001s-1时,温度的升高逐渐导致原先拉长的晶粒组织被动态再结晶所取代,新生成的再结晶晶粒细小均匀;当温度为450℃时,应变速率的升高会导致晶粒长大现象逐渐消失。当温度为350℃时,组织演变主要机制为动态回复,位错演化的主要机制为位错聚集形成小角度晶界与亚晶。当应变速率为0.1s-1时,随着温度的升高,微观组织晶粒演变机制逐渐由动态回复向动态再结晶转变。在温度和应变速率分别为350℃-400℃和0.01s-1-0.1s-1时,不仅功率耗散效率最高而且没有出现失稳区。基于以上研究,对7055铝合金紧固件成形过程进行模拟。结果表明,当变形温度为250℃,最佳锻压速度为120mm/s,锻压最大等效应变区域较其他变形速度面积较小且分布在出料孔附近,冲孔后低损伤值分布区域较多,平均损伤值较低。当变形速度为12mm/s时,最佳锻压温度为400℃,冲孔后的最高损伤值区域面积较小,且在毛刺区损伤分布均匀。
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