基于DEFORM-3D的7050铝合金大锻件成形工艺与晶粒尺寸演化研究

发布时间：2017-05-09 14:05

  本文关键词：基于DEFORM-3D的7050铝合金大锻件成形工艺与晶粒尺寸演化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 航空结构件目前越来越多的采用高强、高韧的铝合金整体模锻件,其性能取决于模锻件在热加工过程中的微观组织结构,研究铝合金大型锻件锻造工艺及其微观组织的演变规律对于航空构件的成形成性具有重要意义。 本文在DEFORM-3D平台上对7050铝合金大锻件自由锻工艺及模锻工艺进行了模拟,并利用微观组织模块对锻造过程中微观组织演变进行了模拟。主要内容如下: 利用Gleeble-1500热模拟实验机对7050铝合金在不同的变形温度和应变速率条件下进行了等温压缩实验,研究了热变形参数对流变应力和动态再结晶行为的影响,建立了稳态流变应力模型。研究结果表明流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高,在高温低应变速率条件下有动态再结晶行为的发生。 利用金相显微镜(OM)分析了7050铝合金工业铸锭、工业锻件及热压缩试样的微观组织,并结合热模拟实验建立了元胞自动机模型。分析结果表明7050铝合金的动态再结晶过程与变形参数密切相关,在经过锻造工艺后,平均晶粒尺寸由100um变为20um左右,动态再结晶百分数达到了60%以上。 在DEFORM-3D平台上模拟了7050铝合金大锻件自由锻工艺,并利用元胞自动机模块模拟了自由锻过程中的微观组织演变过程。模拟结果表明:在自由锻过程中7050铝合金大锻件的微观组织得到了极大的改善,在模拟过程中发生了动态再结晶现象,晶粒得到了均匀细化,经过多次拔长可得到均匀细化的微观组织,模拟得到的平均晶粒尺寸大小和动态再结晶百分数与实验结果符合较好。 在DEFORM-3D平台上模拟了7050铝合金大锻件模锻工艺,并利用flow-net模块对金属流线进行了分析,分析了模具下压速度、变形温度及摩擦因子对模锻件成形及金属流线的影响。分析结果表明变形温度对模锻件成形影响显著,在较高的变形温度和较小的摩擦因子条件下锻件成形较好,金属流动性好。变形温度为450℃,摩擦因子为0.2,变形速度为15mm/s是较为理想的变形条件。
【关键词】：7050铝合金 微观组织 元胞自动机 动态再结晶 流线
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG319
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题背景9
• 1.2 锻造成形工艺数值模拟技术发展现状9-11
• 1.3 微观组织模拟技术的研究现状11-13
• 1.4 元胞自动机(CA)13-16
• 1.4.1 CA法简介13-14
• 1.4.2 元胞自动机的定义及构造14-15
• 1.4.3 元胞自动机的应用15
• 1.4.4 元胞自动机法与蒙特卡罗方法的区别15-16
• 1.5 Deform简介16-18
• 1.5.1 Deform软件概况16-17
• 1.5.2 Deform软件的模块结构17-18
• 1.5.3 Deform软件的功能18
• 1.6 课题来源与论文研究内容18-20
• 第二章 7050铝合金实验研究与元胞自动机模型20-33
• 2.1 实验材料及方法20-22
• 2.1.1 实验材料20
• 2.1.2 热模拟实验20-21
• 2.1.3 显微组织观察与分析(OM)21-22
• 2.2 7050铝合金流变形为分析22-27
• 2.3 显微组织(OM)分析27-28
• 2.4 元胞自动机(CA)模型的建立28-31
• 2.4.1 流变应力模型28-29
• 2.4.2 位错密度模型29
• 2.4.3 回复模型29
• 2.4.4 动态再结晶形核和长大模型29-30
• 2.4.5 动态再结晶百分数和再结晶晶粒尺寸30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 7050铝合金自由锻工艺模拟与微观组织模拟33-52
• 3.1 7050铝合金自由锻工艺方案的设计33-36
• 3.2 自由锻工艺模拟结果分析36-51
• 3.2.1 自由锻工艺各工步模拟结果与分析36-49
• 3.2.2 拔长工艺对微观组织模拟的影响49-51
• 3.3 本章小结51-52
• 第四章 7050铝合金大锻件模锻过程的数值模拟52-71
• 4.1 模锻工艺数值模拟模型的建立52-53
• 4.1.1 几何模型的建立52-53
• 4.1.2 温度场的定义53
• 4.2 模锻工艺模拟结果分析53-63
• 4.2.1 模锻工艺数值模拟方案53-54
• 4.2.2 变形速度对锻件成形的影响54-56
• 4.2.3 摩擦因子对锻件成形的影响56-58
• 4.2.4 变形温度对锻件成形的影响58-60
• 4.2.5 模锻工艺各变形参数对变形载荷的影响60-63
• 4.3 锻件局部变形分析63-66
• 4.4 模锻过程中各变形参数对金属流动的影响66-69
• 4.4.1 变形温度对金属流线的影响66-68
• 4.4.2 摩擦因子对金属流线的影响68-69
• 4.5 本章小结69-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果80

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 冯超;齿轮轴热锻组织与流动形态模拟及模具磨损分析[D];山东大学;2011年

2 袁中林;圆筒形齿轮中心凸起部成形方法的研究[D];湘潭大学;2011年

3 陈进泽;Al-5.5Cu-0.3Mg合金多道次热压缩的模拟研究[D];湘潭大学;2011年

4 王晨;镁合金AZ61热变形特性及锥齿轮热锻成形研究[D];上海交通大学;2012年

5 付志强;B1500HS硼钢板再结晶过程数值模拟及实验研究[D];山东大学;2012年

6 曹宇;Q420qE钢热变形动态再结晶组织的三维模拟[D];山东大学;2012年

7 陈春;超高强度钢起落架锻造成形工艺研究[D];中南大学;2012年

8 贾乐;7085铝合金单向压缩与多向自由锻变形过程实验及仿真研究[D];中南大学;2012年

9 徐志敏;7050铝合金H型截面锻件成形工艺设计优化与微观组织控制[D];重庆大学;2012年

10 曹娜;GH4169四级转子叶片精锻成形规律数值模拟[D];沈阳理工大学;2012年

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本文编号：352619