5083铝合金超塑成形力学性能研究与动态再结晶模型建立

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5083铝合金具有良好的综合性能和优异的防腐蚀性能,已成为汽车、轨道交通工业超塑成形的热门材料。铝合金超塑变形中经常伴随晶粒长大,晶粒长大将降低材料的超塑性能和成形件的使用性能,工艺参数对晶粒的变化的影响很大。对成形过程的组织演变进行计算机数值模拟,动态跟踪再结晶过程可以预测和控制晶粒变化,进而优化加工工艺参数,为缩短工艺周期提供理论依据,因此具有理论和实际的重要意义。本文对5083铝合金超塑成形过程中动态再结晶演变进行了相关研究,主要研究工作如下:  研究了5083铝合金高温拉伸时的变形特性,分析了高温拉伸过程的宏观(真应力-真应变曲线)和微观演变(动态再结晶和空洞演变),探究了变形条件对流变应力和微观演变的影响,建立了5083铝合金的材料本构方程。  借鉴E.I.Poliak和J.J.Jonas理论,利用真应力-真应变曲线分别得到硬化率随应力、应变的变化,推导了5083铝合金动态再结晶数学模型,并用此模型模拟了热压缩过程,和已有文献中的试验对比,结果符合实际,证明建立的动态再结晶数学模型可用于模拟5083铝合金的高温变形行为。  运用DEFORM-3D软件分别对5083铝合金高温单向拉伸过程和超塑气胀成形车窗零件的过程进行了有限元分析,在高温单向拉伸过程中得出了温度、应变速率分别对峰值应力和动态再结晶百分数演变规律的影响;在超塑胀形过程中,针对不同摩擦系数和背压值对最终成形件壁厚分布的影响,得出了最优的工艺参数,这对指导实际生产过程有重要意义。
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