基于織構(gòu)分布與演化的鋁合金成形性能研究.pdf

1、采用鋁合金替代鋼板是汽車輕量化技術(shù)的重要途徑。然而相對傳統(tǒng)鋼板，鋁合金成形性能較差，容易起皺和開裂，目前尚沒有完整的體系對鋁合金的成形性能進(jìn)行評價。金屬板材成形中使用的鋁合金板材一般是具有明顯的塑性各向異性的材料，各向異性對于金屬材料的塑性變形有很大影響，并且在后續(xù)的塑性加工中還會繼續(xù)發(fā)展和演化。材料產(chǎn)生塑性各向異性的原因，主要是在材料加工過程中形成的晶粒的擇優(yōu)取向，即織構(gòu)現(xiàn)象。多晶體的宏觀力學(xué)性質(zhì)從本質(zhì)上來源于其微觀晶體結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合

2、材料的微觀組織結(jié)構(gòu)對宏觀力學(xué)性能進(jìn)行分析是研究材料成形性能的有效方法。 本文從微觀織構(gòu)分析著手，通過改變試樣方向和變形程度對鋁合金變形織構(gòu)進(jìn)行了定量分析，得到LF2 鋁合金的織構(gòu)分布及單向拉伸狀態(tài)下織構(gòu)的演化規(guī)律?；诰w塑性變形的滑移機(jī)理，本文建立了材料織構(gòu)組分與厚向異性系數(shù)r 之間的關(guān)系，得到單向拉伸變形過程中r 值的變化規(guī)律。論文以極限拉深比LDR 作為評定板材拉深性能的重要指標(biāo)，研究了鋁合金的宏觀力學(xué)參數(shù)厚向異性系數(shù)r

3、和面內(nèi)各向異性對鋁合金的成形性能的影響規(guī)律，提出了基于織構(gòu)定量分析的更為全面的鋁合金平均厚向異性系數(shù)r 及表征材料面內(nèi)各向異性的系數(shù)( / ) D r r 。本文通過材料織構(gòu)組分與晶體塑性力學(xué)計算得到更適用于鋁合金的材料成形極限圖，將其應(yīng)用于材料成形的仿真計算并與實驗結(jié)果進(jìn)行對照驗證。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文對盒形件的成形過程進(jìn)行優(yōu)化分析，通過改變毛坯擺放方向提高了零件成形性。本文將宏觀力學(xué)性能與微觀晶體結(jié)構(gòu)的變化相結(jié)合對鋁合金的成形性

4、能進(jìn)行研究，較為準(zhǔn)確的評價鋁合金的深沖成形性能，得到了適用于鋁合金成形分析的成形極限圖，為提高鋁合金的沖壓成形性能提供了可行的途徑。對于增加鋁合金等難成形的輕量化材料在車身上應(yīng)用、降低轎車沖壓件制造成本、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期有著重要的意義。采用鋁合金替代鋼板是汽車輕量化技術(shù)的重要途徑。然而相對傳統(tǒng)鋼板，鋁合金成形性能較差，容易起皺和開裂，目前尚沒有完整的體系對鋁合金的成形性能進(jìn)行評價。金屬板材成形中使用的鋁合金板材一般是具有明顯的塑性各向

5、異性的材料，各向異性對于金屬材料的塑性變形有很大影響，并且在后續(xù)的塑性加工中還會繼續(xù)發(fā)展和演化。材料產(chǎn)生塑性各向異性的原因，主要是在材料加工過程中形成的晶粒的擇優(yōu)取向，即織構(gòu)現(xiàn)象。多晶體的宏觀力學(xué)性質(zhì)從本質(zhì)上來源于其微觀晶體結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)對宏觀力學(xué)性能進(jìn)行分析是研究材料成形性能的有效方法。 本文從微觀織構(gòu)分析著手，通過改變試樣方向和變形程度對鋁合金變形織構(gòu)進(jìn)行了定量分析，得到LF2 鋁合金的織構(gòu)分布及單向拉伸

6、狀態(tài)下織構(gòu)的演化規(guī)律?；诰w塑性變形的滑移機(jī)理，本文建立了材料織構(gòu)組分與厚向異性系數(shù)r 之間的關(guān)系，得到單向拉伸變形過程中r 值的變化規(guī)律。論文以極限拉深比LDR 作為評定板材拉深性能的重要指標(biāo)，研究了鋁合金的宏觀力學(xué)參數(shù)厚向異性系數(shù)r 和面內(nèi)各向異性對鋁合金的成形性能的影響規(guī)律，提出了基于織構(gòu)定量分析的更為全面的鋁合金平均厚向異性系數(shù)r 及表征材料面內(nèi)各向異性的系數(shù)( / ) D r r 。本文通過材料織構(gòu)組分與晶體塑性力學(xué)計算得到

7、更適用于鋁合金的材料成形極限圖，將其應(yīng)用于材料成形的仿真計算并與實驗結(jié)果進(jìn)行對照驗證。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文對盒形件的成形過程進(jìn)行優(yōu)化分析，通過改變毛坯擺放方向提高了零件成形性。本文將宏觀力學(xué)性能與微觀晶體結(jié)構(gòu)的變化相結(jié)合對鋁合金的成形性能進(jìn)行研究，較為準(zhǔn)確的評價鋁合金的深沖成形性能，得到了適用于鋁合金成形分析的成形極限圖，為提高鋁合金的沖壓成形性能提供了可行的途徑。對于增加鋁合金等難成形的輕量化材料在車身上應(yīng)用、降低轎車沖壓件制造成