5083铝合金板环波反复拉延强变形工艺及有限元模拟

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剧烈塑性变形(Severe Plastic Deformation,SPD)是制备细晶板材、优化板材性能的有效方法之一,能有效细化材料的晶粒尺寸,从而在很大程度上改善材料的物理化学和力学性能,尤其适用于难变形材料的塑性加工。本文结合现有板材剧烈塑性变形工艺的优缺点,创新地提出环波反复拉延强变形工艺,对5083铝合金板材进行细晶处理,并结合有限元模拟研究强变形各阶段等效应力应变的变化规律,对变形后的材料进行力学性能测试和微观组织分析。  提出环波反复拉延强变形工艺并设计了三种工艺路线,即双套模具环波反复拉延+中间压平工艺、单套模具环波反复拉延+中间压平工艺和双套模具环波反复拉延工艺。对相关工艺参数进行了计算,并设计了不同工艺所采用的模具。  在室温下对原始5083铝合金板材进行拉伸试验,获得应力应变相关数据,得出5083Al 合金屈服强度、抗拉强度及断裂延伸率等力学性能参数。在扫描电子显微镜下观察拉伸试样断口形貌,分析断裂类型,为有限元模拟和环波模具波形参数设计提供数据支持。采用 MSC.Marc 有限元软件对环波反复拉延变形工艺进行模拟,分析各变形道次等效应力、应变和三向应力的分布规律。将变形区分成三个区域,着重分析主变形区应力、应变累积规律及其均匀性。  对5083铝合金板材环波反复拉延强变形工艺进行试验研究,制备细晶5083铝合金板材。测试不同工艺路线所制备材料的力学性能、微观组织、显微硬度和织构,分析对比不同工艺细化板材晶粒效果,并与有限元模拟时应变分布规律进行对比,得出制备表面质量好、性能优异的细晶板材的最佳工艺。  采用环波反复拉延强变形工艺制备的细晶5083铝合金板材微观组织更加细小均匀,力学性能更加优异,在铝合金板材轻量化领域具有广泛的应用前景。
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