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6181/6016H18高强铝合金同步冷却热成形工艺研究

曹园园  
【摘要】:目前,航空航天领域和交通运输业对保护环境和节约能源都提出了越来越高的要求。飞机、汽车等通过减轻自重来减少排放、降低油耗,从而达到保护环境、节约能源的目的,因此,铝合金等轻金属越来越受到重视。而铝合金室温成形性较差,热成形又降低了其强度。目前国内外解决高强钢的此问题是采用同步冷却热成形工艺,而铝合金应用此工艺的研究还很少,于是本文借鉴高强钢的研究方法,来研究同步冷却热成形工艺对于铝合金的适用性。本文针对西南铝业生产的6181/6016 H18高强铝合金板料的热成形性能及同步冷却热成形工艺进行研究,主要工作如下: (1)对6181/6016 H18高强铝合金进行了不同温度和不同应变速率下的单向拉伸试验,进而对其热成形性能进行了研究,并得出了其高温时的本构关系。 (2)利用Gleeble3500对6181/6016 H18高强铝合金的同步冷却热成形工艺进行了模拟,并用正交试验对各工艺参数(变形温度、保温时间、冷却速度)对此工艺的影响进行了深入分析,得出了试验范围内最优的参数组合。 (3)对H18状态材料、同步冷却热成形后的材料和T4状态材料的微观组织进行了初步分析,从微观上探索了同步冷却热成形工艺使材料成形后强化的机理。 本文得出的结论和主要贡献如下: (1)6181/6016 H18高强铝合金的屈服强度σs、应变硬化指数n、强化系数K随着温度的升高而变小,应变速率敏感指数m则随着温度的升高而明显增加,这两种材料在400-500℃之间成形效果最佳。 (2)同步冷却热成形工艺大大改善了6181/6016 H18高强铝合金的成形性能,并使其成形后的强度比室温时有较大提高。对于6181 H18铝合金,变形温度为500℃、保温时间为220s,冷却速度为60℃/s时,其延伸率是室温下的10倍以上,而成形后材料强度比室温下的强度提高了30%以上;对于6016 H18铝合金,变形温度为450℃、保温时间为210s,冷却速度为60℃/s时,其延伸率是室温下的12倍,而成形后材料强度较室温下提高了16%。同步冷却热成形工艺可以应用于可热处理强化的铝合金。 (3)6181/6016 H18高强铝合金同步冷却热成形后,基体上都析出了大量的Mg2Si强化相,所以其强度较H18状态明显提高;但其强化相较T4状态的略粗大,且弥散均匀度略差,因此其强度不及T4状态。


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