【摘 要】
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7075铝合金作为一种高强度铝合金,在工业领域应用十分广泛。但其塑性较低,为了改善其力学性能,可通过强塑性变形和时效方法使其内部晶粒细化,达到强度提高且塑性损失较小的目的。而多向锻造技术作为强塑性变形方法中的一种代表性工艺,是通过在多个方向反复墩粗拔长,累积较大的应变,从而使锻件发生大的塑性变形,使其晶粒得到细化,能够得到超细晶材料。本文采用数值模拟和试验相结合的方法研究在多向锻造过程中实际情况难
【基金项目】
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广西有色金属及特色材料加工重点实验室开放基金项目《超细晶铝合金的点腐蚀行为》（GXKFJ12-23）
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7075铝合金作为一种高强度铝合金,在工业领域应用十分广泛。但其塑性较低,为了改善其力学性能,可通过强塑性变形和时效方法使其内部晶粒细化,达到强度提高且塑性损失较小的目的。而多向锻造技术作为强塑性变形方法中的一种代表性工艺,是通过在多个方向反复墩粗拔长,累积较大的应变,从而使锻件发生大的塑性变形,使其晶粒得到细化,能够得到超细晶材料。本文采用数值模拟和试验相结合的方法研究在多向锻造过程中实际情况难以测量的参数对锻件强塑性的影响。主要开展以下几个任务:（1）以7075铝合金为研究对象,进行热压缩和多向锻造试验,利用热压缩试验获得基于不同温度下的不同应变速率的真应力-真应变曲线,根据曲线和微观组织图像,进行线性回归和计算。得到7075铝合金的高温流变应力本构方程和动态再结晶力学模型,然后运用DEFORM-3D软件对7075铝合金的多向锻造过程进行仿真模拟研究。模拟得到经过四个道次的锻造后锻件的最大晶粒尺寸为20.8μm,最小晶粒尺寸的为0.106μm,动态再结晶的体积分数达到了 1.75%。（2）用DEFORM-3D软件模拟热压缩试验,分析在变形量、温度、上模下压速度不同时分别对锻件的动态再结晶和平均晶粒尺寸的影响。表现为变形量越大、温度越高,动态再结晶发生的程度越大,但对晶粒的细化作用减小;动态再结晶发生的程度随着应变速率的降低而逐渐增大。这为促进7075铝合金的锻造工艺的发展提供理论基础。（3）经线性回归得到基于元胞自动机的微观组织演化和位错密度演化模型、再结晶形核与长大模型等的二维动态再结晶模型中的每个参数。再应用元胞自动机的方法即在DEFORM-3D软件的后处理模块的Microstructure中对多向锻造的微观组织晶粒演化进行模拟,最终元胞自动机得到锻造后的最小晶粒尺寸为1.12μm,最大晶粒尺寸为22.45μm,平均晶粒尺寸为6.813μm。（4）以7075铝合金的原始试样、锻造试样和锻造加时效试样为研究对象,进行电子背散射衍射试验（EBSD）和金相试验。获得锻造后的锻件的最大晶粒尺寸为28μm,最小晶粒尺寸为2.5μm,经过统计得到平均晶粒尺寸约为6.57μm,动态再结晶的体积百分数为1.28%。通过常温拉伸试验获得锻造前后以及时效处理后的抗拉强度分别是555.74MPa、648.73MPa和667.34MPa。并通过对比EBSD实验和模拟结果判断出动态再结晶模型的准确性较高。
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