6061鍛造鋁管力學性能研究結果：【13702026627】6061鍛造鋁管因其質量輕、比強度高、且具有較好的成形性與焊接性能而在汽車、船舶等機械制造業中廣泛應用。微合金化是目前改善鋁合金結構材料與綜合力學性能最為高效的方法之一,近年來一直備受關注。與常規成形方式相比,立式雙輥鑄軋工藝以其流程短、成品率高、高效節能等優勢也必將成為一種極具潛力的制備工藝。本實驗利用NF6-300立式雙輥薄帶鑄軋機成功制備了3.50 mm厚6061鋁合金鑄軋板,通過控制鑄軋速度、Mn/Fe質量比及熱處理工藝研究6061鋁合金鑄軋板微觀組織演變及力學性能之間的變化規律。通過以上研究表明:鑄軋速度對6061鑄軋板成形性、微觀組織及力學性能有著重要的影響。當鑄軋速度為12 m/min或15 m/min時,晶粒尺寸較小,第二相粒子相對細小且均勻分布在晶界間;當鑄軋速度為21 m/min時,中心偏析情況愈加嚴重,部分α-Fe相、Mg2Si相等發生局部聚集,對板材整體性能的提高有著很大影響;當鑄軋速度為15 m/min時,6061鑄軋板力學性能最佳,此時抗拉強度、硬度與伸長率分別為187.92 MPa、72.33 HV0.1與16.87%。最后,建立了基于元胞自動機理論的包括初始的微觀組織,位錯密度演化模型,再結晶形核與長大模型等等在內的二維動態再結晶模型,線性回歸和計算出了模型中的各項參數,對6061鋁合金多向鍛造過程微觀組織動態再結晶演化進行了仿真模擬分析。結果表明,隨著有效應變的增加,溫度不斷升高,在原始鑄態合金中晶粒的晶界處開始破碎產生大量的等軸狀的細小新晶粒,在母相大晶粒四周形成了一圈典型的項鏈狀組織,并隨著鍛壓過程的進行,原始粗大晶粒逐漸被吞噬取代,晶粒得到顯著的細化,動態再結晶會逐漸趨于緩慢,再結晶細化晶粒的效果也在逐漸減弱。6061鍛造鋁管與之前基于JAMK理論的動態再結晶動力學微觀組織仿真結果對照,晶粒尺寸大致相同。這驗證了本文建立的元胞自動機模型可以比較準確的仿真和預測6061鍛造鋁管在多向鍛造過程中的動態再結晶晶粒尺寸分布和演化,而且通過確定的多向鍛造工藝方案會在實際試驗中確實對6061鋁合金的微觀組織產生劇烈的晶粒細化效果,常溫拉伸實驗的對比結果也說明多向鍛造會顯著提升鋁合金的力學性能,通過仿真模擬結合試驗分析,最終對運用到工業生產中制備超細晶材料具有重要參考價值和指導意義。真應變曲線時,結果發現6061鋁合金在試驗條件下的熱塑性變形過程中的流變應力具有正應變速率敏感性,會隨著應變速率的提高而不斷升高,峰值應力也隨之增大;隨著變形溫度的升高而呈現明顯降低的趨勢。在這之后,利用DEFORM-3D軟件來模擬不同工藝參數下的6061鋁合金多向鍛造成形過程,研究相關力學行為的變化情況和成形規律,在始鍛溫度為300℃的情況下,結果表明,等效應變的累積和分布大致遵循熱壓縮變形的基本特征,心部和端部外緣屬于大變形區,端部中心屬于等效應變最小的難變形區,而且隨著鍛壓過程的進行,應變分布的梯度在逐漸增大,不均勻性逐漸突出,中心區域的應變增長最快,最終在剖切面形成了大致環狀分布的等效應變場。由于鍛造使得外力做功以及材料內部反復摩擦作用,兩者產生的熱量令整體鋁合金試樣的溫度不斷上升,溫度分布表現出從中心向頂部和邊緣呈遞減趨勢。多向鍛造工藝對細化晶粒尺寸和改善材料性能有著顯著的作用,在第一個循環道次結束時,試樣就已經發生了動態再結晶,并且會隨著時間推移而使得再結晶程度越來越高,坯料各個區域逐步發生充分的變形,到鍛造結束時,材料內部絕大部分區域已經基本發生了動態再結晶,進行得十分充分,晶粒均勻細化的效果十分明顯,已經呈現出超細晶組織的狀態,最終最小的晶粒尺寸已經達到0.580μm,平均晶粒尺寸為1.79μm左右。最終對比不同始鍛溫度和循環道次的影響,確定了最佳鍛造工藝。
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