鋁合金熱擠壓過(guò)程坯料表層金屬流動(dòng)行為及壓余微觀組織研究.pdf

1、鋁合金型材以其比強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗氧化、加工性能好、導(dǎo)熱導(dǎo)電、可回收利用、美觀等優(yōu)良性能廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、車(chē)輛船舶、建筑結(jié)構(gòu)、電子設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域。熱擠壓工藝是鋁合金型材制造的主要工藝方法，材料利用率低一直是困擾熱擠壓工業(yè)生產(chǎn)的主要問(wèn)題之一。
　　在連續(xù)擠壓生產(chǎn)中每根坯料的擠壓終了階段，坯料表層的氧化皮、潤(rùn)滑劑和粗晶組織等容易進(jìn)入型材而形成縮尾缺陷?？s尾缺陷嚴(yán)重破壞了鋁型材的金屬連續(xù)性，影響鋁型材的質(zhì)量和性能。為防止出現(xiàn)

2、縮尾缺陷，人們主要采用兩種方法，一是在擠壓前對(duì)坯料車(chē)皮或采用去皮擠壓模具去除坯料表層金屬，該方法耗時(shí)多、能耗大、成本高，一般適用于型材質(zhì)量要求較高的型材;二是保留一定長(zhǎng)度的擠壓壓余，該方法耗時(shí)少、成本低，且適用于所有擠壓制品，故在實(shí)際生產(chǎn)中大多采用第二種方法。大壓余長(zhǎng)度意味著生產(chǎn)效率低，材料浪費(fèi)嚴(yán)重。最小壓余長(zhǎng)度與坯料表層金屬在擠壓過(guò)程中的流動(dòng)行為密切相關(guān)。因此，研究鋁合金型材擠壓過(guò)程表層金屬流動(dòng)行為與壓余影響因素及規(guī)律，揭示壓余的微觀

3、組織形貌與成分分布，對(duì)于精確預(yù)測(cè)壓余長(zhǎng)度、提高擠壓效率、控制型材質(zhì)量和減少材料損失具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文圍繞熱擠壓過(guò)程中鋁合金坯料表層金屬流動(dòng)行為及壓余展開(kāi)研究。首先進(jìn)行了2A12鋁合金材料熱壓縮實(shí)驗(yàn)，建立了其Arrhenius本構(gòu)模型和熱加工圖，觀察并分析了擠壓前后鑄錠微觀組織和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。以2A12鋁合金圓棒擠壓為研究對(duì)象，建立了圓棒擠壓過(guò)程坯料表層金屬追蹤三維瞬態(tài)模型，研究并揭示了坯料長(zhǎng)度、坯料直徑、坯料表層

4、金屬厚度、坯料預(yù)熱溫度、擠壓筒預(yù)熱溫度、模具預(yù)熱溫度、擠壓墊速度、導(dǎo)流室直徑和導(dǎo)流室高度對(duì)擠壓過(guò)程中坯料表層金屬流動(dòng)行為的影響，總結(jié)出鋁合金實(shí)心型材擠壓過(guò)程中坯料表層金屬的兩種流動(dòng)模式，揭示了以上因素對(duì)最小壓余長(zhǎng)度的影響規(guī)律。
　　與實(shí)心鋁合金型材擠壓過(guò)程相比，空心鋁合金型材擠壓過(guò)程中金屬流動(dòng)行為更加復(fù)雜。本文以2A12鋁合金方管型材擠壓過(guò)程為例，建立了空心鋁型材擠壓過(guò)程坯料表層金屬追蹤三維瞬態(tài)數(shù)值模型，研究了分流孔軸向傾角、焊合

5、室高度和分流橋?qū)挾葘?duì)最小壓余長(zhǎng)度、最大擠壓力和型材出口處截面速度均方差的影響規(guī)律，總結(jié)出空心鋁型材擠壓過(guò)程中坯料表層金屬的兩種流動(dòng)模式，并揭示了以上因素對(duì)最小壓余長(zhǎng)度、最大擠壓力和型材出口處截面速度均方差的影響規(guī)律。
　　設(shè)計(jì)并制造了三套不同模具結(jié)構(gòu)的寬板型材分流組合模具，進(jìn)行了6063鋁合金寬板型材的三組熱擠壓實(shí)驗(yàn)，獲得了不同長(zhǎng)度的擠壓壓余，分析了壓余縱剖截面上的宏觀缺陷和微觀組織及其化學(xué)成分，研究了型材擠壓過(guò)程中的材料流動(dòng)行為