Al-4Cu-Mg合金的半固态成形研究

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1、曲JLT．业火学上学硕士学位论文摘要由于材料在半固态下具有特殊性质，开展其变形行为、变形机理和组织演化等方面的研究显得尤为重要。建立符合实际变形过程的流变应力模型，并将其耦合到有限元数值模拟中，研究材料在半固态成形过程中的温度场、应力场和应变场的分布规律，预测金属在成形过程中的充型行为、可能产生的缺陷和最佳工艺参数等信息，为实际生产提供理论依据。本文完成了A1．4Cu-Mg合金的热模拟压缩实验，研究了变形温度、应变和应变速率对变形行为的影响。以AI．4Cu．Mg合金变形行为分析为基础，综合考虑各变形参数对流变应力的影响，建立了

2、描述半固态材料流变行为的流变应力模型。该模型形式简单，能够较好地描述半固态合金的变形行为。将本文建立的流变应力模型耦合到有限元中，对半固态AI-4Cu，Mg合金的反挤压过程进行了变形一传热耦合数值模拟。研究了变形工艺参数，包括变形温度、凸模速度、凸模压下量、挤压比和摩擦因子，对变形过程中应力、应变和温升的影响。本文完成了半固态AI一4Cu．Mg合金的反挤压成形。实验结果与数值模拟结果的对比结果表明，在变形开始和进入稳态阶段，数值模拟结果与实验结果比较吻合。在载荷快速上升阶段，数值模拟结果与实验误差较大。主要原因是在A1—4Cu

3、．Mg合金的半固态成形过程中，微观组织演化对变形行为有较大影响。关键词：半固态；A1．4Cu—Mg合金；流变应力模型；数值模拟；反挤压曹ij三些盔兰!：：兰堡主主2耋鲨圣AbstractItisimportanttostudydeformationbehavior,deformationmechanismandmicrostruetureevolutionofsemi—solidalloysbecausethesemi—solidalloyhasspecialcharacterization．Toestablishthecon

4、stitutiverelationshipconsistentwithpracticeandcouplewithplasticdeformationandheattransferwillbebeneficialtorealizethedistributionofstress，strainandtemperatureraiseduringthedeformationprocesses．TopredictwhetherdefectsOCCurornotandoptimizetheprocessparameterscouldprov

5、idescientificfoundationofmetalforming．Inthispaper，deformationbehaviorofthesemi—solidAI一4Cu—Mgalloyhasbeeninvestigatedbyisothermalcompression．Effectoftheprocessparameters，includingdeformationtemperature，strainandstrainrate，Ondeformationbehaviorhasbeendeeplydiscussed．

6、Basedonthedeformationbehaviorofsemi—solidA1-4Cu-Mgalloy,aconstitutiverelationshipofsemi—solidalloyhasbeenestablished．Ithasbeenprovedtobeasimplemodel，whichCanrepresentthedeformationbehaviorofsemi‘solidalloys．WritingtheconstitutiverelationshiptoFEcode，acoupledsimulati

7、onofplasticdeformationwithheattransferhasbeencarriedoutinthebackwardextrusionofsemi—solidAI一4Cu-Mgalloy．Effectoftheprocessparameters，includingdeformationtemperature，punchvelocity,heightreduction，extrusionratioandshearfactoroffrictionontheequivalentstress，theequivale

8、ntstrainandthetemperatureraiseduringthesemi—solidbackwardextrusionhasbeenstudied．Finally,backwardextrusionofsemi—solidAI·4Cu-Mgalloyhasbee