Al-Zn-Mg-Cu合金復(fù)雜形狀零件等溫壓扭成形技術(shù)研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu合金作為新一代的優(yōu)質(zhì)超高強鋁合金材料，以密度小、比強度高、韌性好、熱加工性能以及焊接性能優(yōu)異等特點，被認(rèn)為是最有可能替代鋼、鐵的有色金屬材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、國防、軍工、汽車工業(yè)、船舶工程以及核工業(yè)等領(lǐng)域，如汽車框架、火箭艙體、飛機(jī)構(gòu)架、機(jī)翼蒙皮等結(jié)構(gòu)部件。
　　高壓扭轉(zhuǎn)工藝(High Pressure Torsion，HPT)通過在試樣軸向施加壓力的同時下模旋轉(zhuǎn)提供大剪切變形，可制備出微米級甚至納米級別

2、的超細(xì)晶材料。該工藝已在粉末材料固結(jié)、純金屬及合金的超細(xì)晶、強韌化和超塑性方面得到大量研究，結(jié)果表明其在細(xì)化晶粒、挖掘合金強度、超塑性等方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。
　　本文以(O)100mm的7A60鋁合金變截面杯形件為研究對象，將高壓扭轉(zhuǎn)工藝與傳統(tǒng)擠壓工藝相結(jié)合提出壓扭復(fù)合成形新工藝。首先，借助DEFORM有限元軟件對杯形件的壓扭成形過程、等效應(yīng)變場、金屬流動場、損傷場、截面網(wǎng)格變化、成形載荷及扭矩等信息進(jìn)行了詳細(xì)分析;結(jié)果表明，壓

3、扭工藝將摩擦阻力變?yōu)橛幸婺Σ亮?，改善了金屬流動狀態(tài)，成形載荷降低約34.6％，所需扭矩約9714N·m。其次，采用數(shù)值模擬和物理實驗相結(jié)合的方法設(shè)計壓扭成形模具工裝，確定了扇形凹槽的模具端面形貌和分體式的凹模結(jié)構(gòu)。最后，對杯形件盤面中心及邊緣區(qū)域的金屬進(jìn)行顯微組織觀察、力學(xué)性能測試和斷口形貌分析，結(jié)果表明，所得壓扭件表面金屬流線清晰可見，宏觀無破裂、折疊缺陷，其微觀組織不同于傳統(tǒng)擠壓件的徑向纖維狀分布，第二相在晶內(nèi)和晶界無團(tuán)聚，呈彌散、