cunife合金热变形行为及其空心锭“镦粗穿孔”挤压管材数值模拟

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1、中南大学硕士学位论文摘要摘要Cu．Ni．Fe合金管是制造冷凝器的关键材料，其主要采用热挤压方法进行生产，而在加工过程中因缺乏对材料流变特性的系统实验研究，热变形工艺和工模具通常是根据经验拟制和设计的，存在较大的盲目性；同时挤出管材产品常有缺陷，而生产过程的缺陷则更是无法直观地观察与考察，不利于对缺陷产生原因进行分析。本文采用物理模拟方法对Cu．Ni．Fe合金的热变形行为进行系统的研究，并采用有限体积法(FvM)对Cu．Ni．Fe合金空心锭挤压管材过程进行数值模拟研究。通过Gleeble1500热模拟实验得到了BFel0．1．1和BFe30．1．1铜合金流变应力

2、曲线。分析表明，在同一应变速率下，随变形温度的升高，真应力水平明显下降；在同一变形温度下，随应变速率增加，真应力升高；在低温和低应变速率的变形条件下表现出硬化现象；在高温和高应变速率的情况下，合金应力应变曲线出现波浪形，合金发生动态再结晶，且随着应变速率的提高，动态再结晶软化现象更为明显；建立了包含Arrhenius项Z参数的描述BFel0．1．1和BFe30．1．1铜合金热变形时的流变方程；在热压缩过程中温升较为明显，高应变速率下短时内温升最高可达到27℃，有利于动态再结晶的发生；组织分析表明，随着变形温度的提高，变形程度的增加，动态再结晶程度提高；在相同的

3、应变速率和变形温度下，随着变形程度的增加，退火态晶粒变得细小，这有助于生产中后续工序的进行。采用空心锭“镦粗．穿孔”挤压管材是在传统的采用实心锭穿孔挤压管材工艺的基础上，结合空心锭管材挤压的优点提出来的，可以达到提高材料利用率、增加管材长度，减小挤压力，节约能源的目的。但在实际生产过程中，采用该方法时容易出现央杂、分层、偏心等缺陷。本文结合生产实际，在MSC．SuperForge软件平台上，采用分步计算的方法，对BFel0．1．1铜合金的空心锭“镦粗．穿孔”挤压管材过程进行了数值模拟分析，采用空心锭进行“镦粗．穿孔”挤压铜合金管材数值模拟，获得了管材挤压过程中

4、的金属流动规律及其应力场、应变场和温度场；得到了空心锭内孔壁在挤压过程中闭合规律，解释了内孔壁氧化皮层进入管壁形成夹杂、分层等现象；得出镦粗比例对空心锭内孑L壁氧化层闭合形成缺陷影响的规律；通过改进穿孔针前端结构，在穿孔针前端设置一凹槽，可以防止空心锭内孔壁氧化层进入管壁形成央杂。关键词：BFel0．1．1铜合金，BFe30．1．1铜合金，流变应力，温升，空心锭，“镦粗．穿孔”挤压，有限体积法中南人学硕上学位论文ABSTRACTCu—Ni．Fealloytubewhichismainlyproductedbyhotextrusion，cold．rollinga

5、ndcold—drawingisthecriticalmaterialforproducingcondensonBecauseoflackingsystemicexperimentoftheflowcharacterofthedeformingmaterialsinthehotextrusionprocessing，theimplementoftechnicalprocessandthedesignofdiesareusuallyfinishedbyexperiencesandresultsinsomeflawswhichcan’tbevisualizedan

6、dcan’tgetfullunderstanding．ThispaperresearchthehotdeformmionbehaviorsofCu-Ni-Fealloyadoptingphysicalsimulation，andsimulatetheprocessingofperforateextrudingwithhollowingotbasedonfinitevolmuemethod(FVM)．Thetruestress．truestraincurvesofBFel0．1．1andBFe30．1．1copperalloyaregotunderthether

7、malsimulationexperimentbythetechniqueofGleeble—l500．Theresultsindicate：thetruestressdecreaseswiththeincreaseofdeformationtemperatureunderthesamestrairate．andasthestrainraterises，thetruestressincreasesunderthesamedeformationtemperature．TheCu．Ni．Fealloypresenteswork．hardingphenomenonu

8、nderthelowtemperatu