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锌及锌合金具有熔点低、熔化潜热小,优越的抗摩擦性能,工艺性能优良,良好的流动性和镀覆性能,以及资源丰富、易回收等一系列的优点,而被广泛应用于热喷涂、电容器喷金、五金、家电、电子、工业设备及汽车等行业。经过变形热加工后的锌合金材料,组织结构发生明显细化,各项力学性能与铸态相比得到明显的提高。 本文采用热模拟机,对Zn4Al0.1Ti合金进行等温压缩试验,对Zn4Al0.1Ti合金的流变应力行为、组织演变行为进行了研究,并选择不同变形条件下的峰值流变应力建立了本构方程。通过数学回归分析和OM等手段,研究了该合金高温塑性变形过程中的流变应力σ、应变速率(ε)和变形温度T之间的相关性。并基于动态材料模型原理,绘制了Zn4Al0.1Ti锌合金的加工图,并以应变量为0.3时的加工图为例,结合金相组织,对加工图中所对应的不同区域进行研究。主要结论如下: (1)主要研究了热变形参数(变形温度、应变速率)等对Zn4Al0.1Ti合金流变应力的影响规律。在相同应变速率下,随着变形温度的升高流变应力明显降低;在相同变形温度下,随着应变速率的升高流变应力降低。 (2)采用线性回归的方法确定了Zn4Al0.1Ti合金在高温塑性变形时,峰值流变应力σ、应变速率(ε)和变形温度T之间满足双曲正弦函数关系,并采用温度补偿应变速率Zener-Hollmon参数法来描述其峰值应力对应的本构方程。 (3)揭示了变形条件(变形温度、应变速率)对显微组织演变的影响。研究发现变形温度升高,以及应变速率的降低,均有利于Zn4Al0.1Ti锌合金的动态再结晶进行。 (4)通过对Zn4Al0.1Ti锌合金的加工图分析,表明应变量对其加工图的影响很小。当应变量为0.3时,低温高应变速率区(温度230℃~260℃、应变速率1s-1~10s-1)与中温低应变速率区(温度260℃~290℃、应变速率0.01s-1~0.1s-1)为流变失稳区,在实际加工变形时,我们应该设法避免这两个区域。中温高应变速率区域(温度260℃~290℃、应变速率1s-1~10s-1)为该合金的最佳加工性能区域。 连续铸挤作为一种高效、低成本、短流程的生产技术,在锌合金的棒线材生产鲜有报道。经过铸挤轮的旋转剪切作用,晶粒得到一定程度的细化,组织力学性能得到提升。实验对Zn4Ai0.1Ti合金的连续铸挤成形过程中的模具定径带长度工艺参数进行了优化。实验表明:在其他工艺参数相同的前提下,当定径带长度为7mm时,连续铸挤的Zn4Al0.1Ti合金综合性能较好。 实验对不同合金成分(Zn4Al和Zn4Al0.1Ti)锌合金在相同铸挤工艺条件下产品的组织性能进行了研究。可知Ti在组织中以以Al3Ti的形式存在,固溶在Zn-Al共晶(析)体上,与Zn4Al合金相比,Zn4Al0.1Ti合金的组织明显细化,力学性能更加优良。