喷射成形超高强铝合金包套锻造工艺研究

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1、硕士学位论文喷射成形超高强铝合金包套锻造工艺研究CANNINGFORGINGPROCESSOFSPRAYFORMINGSUPER-HIGHSTRENGTHALUMINUMALLOY王凌芳哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG292学校代码：10213国际图书分类号：669密级：公开工学硕士学位论文喷射成形超高强铝合金包套锻造工艺研究硕士研究生：王凌芳导师：孙剑飞教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG292U.D.C:669Dis

2、sertationfortheDegreeofMasterinEngineeringCANNINGFORGINGPROCESSOFSPRAYFORMINGSUPER-HIGHSTRENGTHALUMINUMALLOYCandidate：WangLingfangSupervisor：Prof.SunJianfeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSciencea

3、ndEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士论文摘要本文对喷射成形超高强铝合金的包套锻造工艺进行了研究。采用有限元模拟方法分析了包套材质及包套厚度对锻造应力场、应变场、损伤因子的影响规律，制定了包套锻造实验方案，并对经热等静压致密化后的喷射成形超高强铝合金坯料进行了自由镦粗、包套镦粗、直接模锻以及包套镦粗+模锻系列锻造实验。通过OM、SEM、TEM、XRD等测试方法分析了不同变形工艺下锻件

4、组织特征，并且对锻件进行了力学性能测试。采用有限元模拟方法分析了预锻合金的高温变形行为，确定最佳锻造温度范围为430±10℃，锻造速率低于3mm/s。通过对锻造过程数值模拟与相关实验结果的分析可以得出：2024、6061以及7075铝合金包套均可以对内部合金坯料起到一定的限制作用，与无包套自由镦粗相比，包套镦粗可以显著减小内部坯料所受的拉应力，减轻产生裂纹倾向；三种包套材质中，7075铝合金由于与预锻合金的热物性最为接近，且高温塑性优于2024、6061合金，因此在镦粗过程中与锻造合金的协调变形能力更好，同时可以承载更多的拉应力作用；对同种包套材质不

5、同厚度的镦粗工艺分析表明，在一定范围内，随着包套厚度增加，包套与锻造合金的协调变形性逐渐增加，当达到一定的厚度后，由于包套的限制作用增强，使得锻造合金的变形均匀性变差。通过综合比较，最终优选出厚度为12mm的7075包套镦粗工艺作为模锻的预制坯方案。锻件采用465℃×1h+485℃×1.5h双级固溶、120℃时效18h的T6热处理制度。淬火后未加包套锻件沿纵向产生严重裂纹而包套锻件完好。组织及物相分析表明不同锻造工艺下合金的主要强化相类型并未发生变化，均为η（MgZn2）相关相以及含Sc、Zr元素弥散相。经拉伸测试，T6态包套+模锻锻件的径向与切向性

6、能分别为：σb：727MPa、735MPa；σ0.2：690MPa、693MPa，力学性能优异。研究结果说明包套锻造工艺可以有效控制喷射成形超高强铝合金在拉应力作用下变形时的开裂失效行为，并可进一步提高锻件的力学性能。关键词：喷射成形；包套锻造；超高强铝合金；数值模拟；力学性能I哈尔滨工业大学工学硕士论文AbstractInthispaper,CanningforgingprocessofSprayformingsuper-highstrengthAluminumalloywasstudied.Theinfluenceonforgingstressa

7、ndstrainfieldofcanningmaterialsandcanningthicknesswereanalyzed.CanningforgingprocesseswereconfirmedbyFiniteelementsimulation.super-highstrengthAluminumalloywasgoingforaseriesofforging,suchasfreeforgingcanningforging,dieforgingandcanningforgingplusdieforgingexperimentsafterHotis

8、ostaticpressingdensification.Themicrostructureofbefore