基于晶体塑性模型的6N01铝合金热挤压过程材料变形分析与织构预测

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目前,随着我国社会经济和科学技术的高速发展,绿色制造和节能减排成为国家可持续发展战略中的重要组成部分。铝合金因其比强度高、成形性能好、回收率高、耐腐蚀及可焊性好等优点,被广泛应用于汽车、高速列车、航空航天等加工制造领域,对实现材料轻质化、促进可持续发展具有重要意义。挤压加工是铝合金成形的重要手段,在挤压过程中常会出现较强的织构,对铝型材的力学性能产生较大影响,从而成为影响铝型材组织性能和成品率的主要因素。因此,非常有必要研究铝合金在热挤压过程中的变形机理、织构演变规律,并对热挤压过程中的织构演变进行预测,进而为合理制定铝型材挤压工艺和提高型材的产品质量提供理论支撑。本文以6N01铝合金材料为研究对象,借助电子背散射衍射(EBSD)、有限元软件HyperXtrude、数值分析软件MATLAB及其附属工具箱MTEX等分析测试方法对6N01铝合金在圆棒挤压和螺旋面挤压两种不同热变形过程中型材不同位置的变形模式、微观组织及织构演变进行了研究。本文所做的主要工作如下:(1)利用200T专用挤压实验机开展了不同挤压速度下的圆棒挤压实验,利用800T大型挤压实验机进行了螺旋面挤压实验。借助EBSD分析测试手段获得了两种挤出型材上不同位置的微观组织信息,阐明了不同挤压变形条件下型材的织构演变规律。(2)利用有限元软件HyperXtrude对圆棒和螺旋面型材挤压过程进行了有限元模拟,得到了型材不同位置处的材料变形历史,分别采取局部变形张量速率和变形张量对两种型材的材料流动变形进行了分析,阐明了挤压过程中型材上不同位置材料流动的变形模式。(3)将三种不同晶体塑性模型(FC-Taylor模型、Alamel模型以及Alamel Ⅲ模型)与有限元模拟相结合,对两种不同挤压方式下型材上不同位置的织构演变规律进行了预测,并与实验结果进行了对比分析。
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