6063合金半固态触变挤压与数值模拟

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1、J东北大学硕士学位论文摘要6063合金半固态触变挤压及数值模拟摘要20世纪70年代初，美国麻省理工学院D．S．Spencer等研究人员发现了金属在凝固过程中的特殊力学行为。随后，在Flemings教授的领导下，对具有球状初生固相的半固态合金形成机制、半固态浆料的力学行为和成形特点进行了深入研究，创立了金属半固态成形的概念、理论和技术。随着半固态金属成形技术的日趋成熟，其成本将大幅度下降，质量不断提高，被专家们称为21世纪新一代的金属成形技术。本文以6063合金为研究对象，系统地研究了半固态坯料的制备、二次加热、触变挤压成形；另外对6063合金固态挤压成形和半固态触变挤压成形进行了数

2、值模拟，并取得了以下研究成果：采用近液相线半连续铸造技术制备的6063合金半固态坯料微观组织均匀细小。重熔加热温度和保温时间共同影响着重熔加热组织的演变过程，在固液两相区内，随着加热温度的升高，a相的生长和球化速度变快。本实验中，二次加热的合适工艺制度为630℃下保温30min，或者640℃下保温25min。此时液相体积分数为23％左右，晶粒平均等级圆直径为160／zm左右。半固态触变挤压成形所用的挤压力小，挤压速度快。挤压制品经T6热处理后，其抗拉强度达到297MPa，延伸率达到19．87％，远远超过固态挤压的力学性能。利用三维有限元模拟软件DEFORM．3D对6063铝合金半固

3、态触变挤压和固态挤压工艺过程进行模拟。模拟结果显示：在相同挤压条件下，半固态触变挤压成形过程中模具所受载荷较固态挤压成形工艺小10余倍，挤压过程中稳定时间短，并且稳定期间等效应力的波动也很小。通过此次研究，半固态触变挤压的优势更加直观。关键词：半固态，6063合金，近液相线半连续铸造，二次加热，触变挤压，固溶时效处理，数值模拟lItI厶东北大学硕士学位论文Abstract1h1J1n●l●1r_nl●·●4"oKeSearCn0ntne3eml-solill1IllX0-extruSiOnOl6063AlloyandNumericalSimulationAbstractAttheb

4、eginningof20thcentury70’S，AmericaMassachusettsInstituteofTechnology·ResearcherD．S．SpencerandotherResearcherfindmetalspecialdynamicalperformanceduringsolidification．Afterwards，underdirectionofprofessorFlemings，formedmechanism名ofsemi—solidalloywithsphericprimaryphase，dynamicalperformanceofsemi—s

5、olidslurryanditsformedcharacteristicweredeepresearched，foundconcept、theoryandtechniqueofsemi-solidformation．Alongwithsemi-solidformingtechniquecomematuredaybyday,costdeclineremarkably,productqualityimproveconstantly,SOcallednewgenerationmetalformingtechniqueof21stcenturybyexperts．Thispaperbase

6、don6063alloy,manufactureofsemi—solidingot、reheating、thixo·extrusion，inaddition，theprocessofsemi·solidthixo—extrusionandtraditionextrusionof6063aluminumalloywerenumericallysimulated．ThefollowingresultswereobtainedThestructureof6063slurrybynear-liquiduscastingtechnologyisevenandsmall．Thereheatin

7、gmicrostuctureevolutionisaffectedbyreheatingtemperatureandholdingtime．Thegrowthandgloberateofaphasewereincreasedwiththereheatingtemperatureinsolid—liquidphasezone．Thebesttechnicalparametersofreheatingis630。Cat30minutesor640"Cat25minutes