6061锻造铝管力学性能研究结果：【13702026627】6061锻造铝管因其质量轻、比强度高、且具有较好的成形性与焊接性能而在汽车、船舶等机械制造业中广泛应用。微合金化是目前改善铝合金结构材料与综合力学性能最为高效的方法之一,近年来一直备受关注。与常规成形方式相比,立式双辊铸轧工艺以其流程短、成品率高、高效节能等优势也必将成为一种极具潜力的制备工艺。本实验利用NF6-300立式双辊薄带铸轧机成功制备了3.50 mm厚6061铝合金铸轧板,通过控制铸轧速度、Mn/Fe质量比及热处理工艺研究6061铝合金铸轧板微观组织演变及力学性能之间的变化规律。通过以上研究表明:铸轧速度对6061铸轧板成形性、微观组织及力学性能有着重要的影响。当铸轧速度为12 m/min或15 m/min时,晶粒尺寸较小,第二相粒子相对细小且均匀分布在晶界间;当铸轧速度为21 m/min时,中心偏析情况愈加严重,部分α-Fe相、Mg2Si相等发生局部聚集,对板材整体性能的提高有着很大影响;当铸轧速度为15 m/min时,6061铸轧板力学性能最佳,此时抗拉强度、硬度与伸长率分别为187.92 MPa、72.33 HV0.1与16.87%。最后,建立了基于元胞自动机理论的包括初始的微观组织,位错密度演化模型,再结晶形核与长大模型等等在内的二维动态再结晶模型,线性回归和计算出了模型中的各项参数,对6061铝合金多向锻造过程微观组织动态再结晶演化进行了仿真模拟分析。结果表明,随着有效应变的增加,温度不断升高,在原始铸态合金中晶粒的晶界处开始破碎产生大量的等轴状的细小新晶粒,在母相大晶粒四周形成了一圈典型的项链状组织,并随着锻压过程的进行,原始粗大晶粒逐渐被吞噬取代,晶粒得到显著的细化,动态再结晶会逐渐趋于缓慢,再结晶细化晶粒的效果也在逐渐减弱。6061锻造铝管与之前基于JAMK理论的动态再结晶动力学微观组织仿真结果对照,晶粒尺寸大致相同。这验证了本文建立的元胞自动机模型可以比较准确的仿真和预测6061锻造铝管在多向锻造过程中的动态再结晶晶粒尺寸分布和演化,而且通过确定的多向锻造工艺方案会在实际试验中确实对6061铝合金的微观组织产生剧烈的晶粒细化效果,常温拉伸实验的对比结果也说明多向锻造会显著提升铝合金的力学性能,通过仿真模拟结合试验分析,最终对运用到工业生产中制备超细晶材料具有重要参考价值和指导意义。真应变曲线时,结果发现6061铝合金在试验条件下的热塑性变形过程中的流变应力具有正应变速率敏感性,会随着应变速率的提高而不断升高,峰值应力也随之增大;随着变形温度的升高而呈现明显降低的趋势。在这之后,利用DEFORM-3D软件来模拟不同工艺参数下的6061铝合金多向锻造成形过程,研究相关力学行为的变化情况和成形规律,在始锻温度为300℃的情况下,结果表明,等效应变的累积和分布大致遵循热压缩变形的基本特征,心部和端部外缘属于大变形区,端部中心属于等效应变最小的难变形区,而且随着锻压过程的进行,应变分布的梯度在逐渐增大,不均匀性逐渐突出,中心区域的应变增长最快,最终在剖切面形成了大致环状分布的等效应变场。由于锻造使得外力做功以及材料内部反复摩擦作用,两者产生的热量令整体铝合金试样的温度不断上升,温度分布表现出从中心向顶部和边缘呈递减趋势。多向锻造工艺对细化晶粒尺寸和改善材料性能有着显著的作用,在第一个循环道次结束时,试样就已经发生了动态再结晶,并且会随着时间推移而使得再结晶程度越来越高,坯料各个区域逐步发生充分的变形,到锻造结束时,材料内部绝大部分区域已经基本发生了动态再结晶,进行得十分充分,晶粒均匀细化的效果十分明显,已经呈现出超细晶组织的状态,最终最小的晶粒尺寸已经达到0.580μm,平均晶粒尺寸为1.79μm左右。最终对比不同始锻温度和循环道次的影响,确定了最佳锻造工艺。

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