【摘 要】
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6XXX系铝合金主要应用于轨道交通领域,随着轨道交通业的快速发展,轻量化和高速化已成为现代化车辆运输的发展方向,因此高端铝型材的研究和应用很重要。传统淬火通常采用立式地坑式淬火,淬火效率低、组织均匀性差,淬火变形大,无法大批量生产航空、高铁、汽车等高端铝型材,东北大学研发设计的新式辊底式连续热处理是集固溶淬火于一体,拥有气淬、雾淬、水淬多种淬火方式,可进行批次生产、大幅度提高生产效率、组织均匀性好
【基金项目】
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南南铝业股份有限公司辊底式连续热处理生产线建设项目；
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6XXX系铝合金主要应用于轨道交通领域,随着轨道交通业的快速发展,轻量化和高速化已成为现代化车辆运输的发展方向,因此高端铝型材的研究和应用很重要。传统淬火通常采用立式地坑式淬火,淬火效率低、组织均匀性差,淬火变形大,无法大批量生产航空、高铁、汽车等高端铝型材,东北大学研发设计的新式辊底式连续热处理是集固溶淬火于一体,拥有气淬、雾淬、水淬多种淬火方式,可进行批次生产、大幅度提高生产效率、组织均匀性好,淬火变形较小。本文以6005A铝型材为研究对象,设计等温淬火实验,绘制6005A铝合金的TTP曲线,采用JmatPro软件模拟计算6005A铝合金的TTT和CCT曲线,确定6005A的临界淬火冷却速率,通过透射组织观察,研究等温温度和保温时间对6005A铝合金组织的影响;利用FLUENT有限元软件对淬火过程进行三维流热耦合模拟计算,针对对称型材及非对称型材,分析静态淬火、动态淬火、喷嘴风速及淬火区摆动速度对两种型材温度均匀性及淬火冷速的影响规律,主要研究结果如下:（1）6005A铝合金的鼻尖温度在360℃左右,淬火敏感温度区间为250℃～450℃;其临界淬火冷却速率为2.5℃/s,合金在350℃保温时,过饱和固溶体易脱溶析出,时效时β"相析出数量增加、尺寸变大,并最终形成稳定相β:为了保证良好的综合力学性能和减小淬火变形,实际淬火过程中应提高淬火敏感区的冷却速率,适当减小高、低温区的冷却速率。（2）对于薄壁对称型材,静态淬火过程中,型材纵向会出现高低温区交替分布,温度波动较大,随着喷嘴风速的增加,型材纵向和横截面的最大温差逐渐增大,但纵向温度分布更不均匀;动态淬火过程中,纵向温度分布不均匀性得以解决,当喷嘴风速大于40m/s,横截面温差趋于稳定;纵向温度的均匀性主要受淬火区摆动速度的影响,当淬火区摆动速度大于50mm/s时,纵向温度波动范围保持在±3℃以内,纵向温度分布不再受淬火区摆动速度的影响。（3）针对非对称且厚壁型材,空气的流动受型材截面形状的影响,不同位置空气的流速不同,造成各位置的换热强度不同,为导致温度分布不均的主要原因;当喷嘴风速大于40m/s,风速对横截面温度的分布无明显影响,当淬火区摆动速度大于50mm/s时,纵向温度波动范围保持在±2.5℃以内。
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