工業(yè)純鋁連續(xù)變斷面成形及組織與性能研究

工業(yè)純鋁連續(xù)變斷面成形及組織與性能研究金屬在發(fā)生塑性變形時(shí),變形后試樣的成形性、金屬流動(dòng)規(guī)律、組織、性能與變形中坯料的形狀參數(shù)和變形工藝參數(shù)均有著密切的關(guān)系。本文采用連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓工藝研究塊體鑄態(tài)工業(yè)純鋁1A85的變形工藝及組織與性能的變化規(guī)律,為CVCE工藝的優(yōu)化和制備細(xì)晶材料提供可靠的理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。通過(guò)設(shè)計(jì)變形試樣連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓復(fù)合模具,完成塊體試樣多循環(huán)的CVCE變形,研究工藝參數(shù)對(duì)金屬的成形性及組織與性能的影響。具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果如下:研究擠壓角度θ和原始坯料高徑比H/D對(duì)變形后試樣的外觀形貌和內(nèi)部金屬流動(dòng)的影響,結(jié)果表明:當(dāng)擠壓角度θ為6°~7°、原始坯料高徑比為1.83時(shí),循環(huán)擠壓回復(fù)到原始形狀的效果較好,金屬的不均勻變形程度較小,且制品表面質(zhì)量更好?？偨Y(jié)CVCE變形后金屬流動(dòng)規(guī)律發(fā)現(xiàn):經(jīng)CVCE工藝變形后的試樣,外層金屬比芯部金屬流動(dòng)快;鐓粗后試樣由于金屬的徑向流動(dòng)和側(cè)面金屬翻平的共同作用,導(dǎo)致試樣上底面面積增大,這種變形從上底面開(kāi)始逐漸向下滲透并逐層減小;坯料在豎直方向上受到擠壓而產(chǎn)生的變形有傳遞的作用,自上而下,各層的壓縮量逐漸減少。研究擠壓角度θ對(duì)變形后試樣組織和性能的影響發(fā)現(xiàn):θ=7°試樣的晶粒細(xì)化程度遠(yuǎn)大于6°,經(jīng)三個(gè)循環(huán)的變形后顯微硬度值可達(dá)105.62HV,相比于原始試樣提高了4倍。研究最優(yōu)擠壓角度θ=7°下的試樣在1循環(huán)變形后,寬度、厚度和高度方向組織和硬度的分布特征,結(jié)果表明:因各個(gè)方向受力條件不同,試樣不同位置變形程度也不同。在高度、厚度方向上,晶粒尺寸由表面至芯部逐漸增大;在寬度方向上,晶粒尺寸從表面至芯部變化很小。硬度變化與晶粒尺寸變化相反,符合細(xì)晶強(qiáng)化規(guī)律。研究變形道次數(shù)對(duì)變形后試樣組織和性能的影響,結(jié)果表明:鑄態(tài)工業(yè)純鋁1A85在變形4循環(huán)前,隨著變形道次數(shù)的增加,位錯(cuò)密度不斷增加,位錯(cuò)由晶粒內(nèi)部向晶界處移動(dòng),通過(guò)位錯(cuò)纏結(jié)和位錯(cuò)滑移在晶界處形成位錯(cuò)胞。同時(shí),晶粒的形狀逐漸趨于等軸晶狀,大角度晶界所占比例逐漸增加。變形至3循環(huán),晶粒尺寸減小至0.4μm,是原始鑄態(tài)試樣晶粒尺寸的1/210,晶粒尺寸分布的均勻度也達(dá)到最佳水平;顯微硬度值增加為89HV,顯微硬度指數(shù)從5.7HV減小至3.1HV;隨著變形道次數(shù)的增加,由于細(xì)晶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化的共同作用,抗拉強(qiáng)度