純鋁-純銅板材的限制性模壓工藝研究.pdf

1、限制性模壓工藝作為一種劇烈塑性變形方法，以其獨特的細(xì)化晶粒優(yōu)勢，可以制備超細(xì)晶材料，提高金屬材料強度，改善材料綜合性能，在航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域具有重大意義。本文主要通過實驗研究了限制性模壓變形對工業(yè)純鋁1060、工業(yè)純銅T2的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能與硬度的影響規(guī)律，闡明了模壓變形對材料晶粒細(xì)化和強化的機理;采用軟件ABAQUS模擬研究模壓變形過程中的塑性應(yīng)變分布與演變規(guī)律，以及循環(huán)次數(shù)、模具齒寬、模具齒傾角與板料厚度對模壓效果的影響規(guī)律

2、，為模壓變形工藝和模具結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化提供科學(xué)指導(dǎo)。
　　 通過使用金相顯微鏡（OM)對模壓前后材料的金相組織及晶粒大小進行分析發(fā)現(xiàn)，模壓后材料的晶粒得到細(xì)化，第一個模壓循環(huán)后細(xì)化最為明顯，此后晶粒細(xì)化速率減慢;通過研究透射電鏡(TEM)圖像發(fā)現(xiàn)，模壓后材料的微觀結(jié)構(gòu)是等軸晶粒與拉長晶粒的混合，晶界晶內(nèi)有很多位錯纏結(jié)，模壓后板料的晶粒不均勻;通過對X射線衍射(XRD)圖譜研究發(fā)現(xiàn)，模壓后材料出現(xiàn)各向異性，K-△K曲線表明第四個循環(huán)

3、后動態(tài)回復(fù)引起的點陣缺陷及微觀應(yīng)變下降比晶粒細(xì)化對峰寬起得作用更大。
　　 對初始試樣及不同模壓循環(huán)次數(shù)的試樣進行拉伸試驗，研究發(fā)現(xiàn)材料的屈服強度及拉伸強度模壓后均上升，其中第一個模壓循環(huán)的作用最為明顯，之后的循環(huán)中強度上升速率減小，第四個模壓循環(huán)后由于材料出現(xiàn)動態(tài)回復(fù)或微裂紋等原因其強度甚至略微下降;材料的斷裂伸長率在模壓后不斷下降，第一個模壓循環(huán)后下降最劇烈;通過對板料的均勻與非均勻塑性變形變化的研究發(fā)現(xiàn)，模壓提高了板料的超

4、塑性趨勢;使用掃描電鏡(SEM)觀察拉伸試樣斷口形貌，研究發(fā)現(xiàn)試樣的斷裂均為典型的塑性斷裂，拉伸斷口表面韌窩的大小和分布跟模壓的循環(huán)次數(shù)有關(guān);通過對初始試樣及不同循環(huán)次數(shù)后的試樣進行維氏硬度測試，發(fā)現(xiàn)模壓后材料的硬度明顯上升，其中第一個模壓循環(huán)后上升速率最大，并且硬度分布的均勻性隨模壓循環(huán)次數(shù)增加而升高。
　　 以有限元分析軟件ABAQUS為平臺，對工業(yè)純鋁1060及工業(yè)純銅T2的模壓過程進行建模分析，發(fā)現(xiàn)模壓的位移載荷曲線按其

5、特點可分為載荷迅速增大、載荷緩慢增大、載荷迅速增大三階段，其中前兩個階段壓平過程所需變形載荷大于壓彎過程，最后一個階段壓平過程所需變形載荷小于壓彎過程。通過對板料厚度方向的等效塑性應(yīng)變分析可知，在板料厚度的中心層變形比較均勻，而靠近上下表面的部分變形均勻性差。通過對板料長度方向的等效塑性應(yīng)變分析可知，板料兩端存在不穩(wěn)定應(yīng)變區(qū)，板料中段其等效塑性應(yīng)變周期性上下波動;板料中間的平均塑性應(yīng)變值比表面的平均塑性應(yīng)變值大;模壓循環(huán)次數(shù)的增加有利于