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2024铝合金轮毂成形工艺及数值模拟技术
| 论文题名： | 2024铝合金轮毂成形工艺及数值模拟技术 |
| 关键词： | 铝合金;轮毂;高温特性;流变特征;微观组织;数值模拟;热成形工艺 |
| 摘要： | 2024铝合金因具有较好的综合力学性能，常用作各种承重零构件，在航空航天等领域得到了广泛应用。针对2024铝合金，目前国内外的研究主要集中于材料成分的确定、蠕变行为的改善以及时效热处理对其性能的影响。然而，在2024铝合金的高温特性，尤其是在高温低应变速率条件下的流变行为研究较少，有必要深入研究。基于此，本文通过理论与实践相结合的手段，研究了2024铝合金的高温性能，即高温流变特征，构建了应力本构方程，并分析了变形温度、变形速率以及变形量对材料性能及微观组织的作用；此外，建立了2024铝合金的热加工图，为热加工工艺的优化提供了理论指导。本文所研究的内容以及取得的主要成果包含以下四个方面： 1.通过采用热模拟试验以及金相显微镜的观察，对变形2024铝合金的流变应力、微观组织的演化规律进行了研究，试验结果表明：2024铝合金的流变应力随着变形温度的升高而减小，随着应变速率的降低，流变应力减小，而动态再结晶的程度却越来越强，晶粒发生粗化。 2.依据2024铝合金高温流变应力曲线，综合考虑变形温度、应变以及应变速率对2024铝合金高温流变行为的影响，构建了可预测2024铝合金高温流变行为的本构方程，采用文中构建的模型得到的预测值与试验得到的相对误差的最大值为6.3％。因此，文中构建的本构方程能够用于准确预测2024铝合金的高温流变特征。 3.在材料动态模型理论的基础上，得到了2024铝合金的热加工图，针对不同的变形条件对功率耗散系数和失稳判据等性能指标的影响进行了分析；通过对2024铝合金进行金相观察，研究了试验得到的热加工图和金相观察得到的微观组织之间的联系。 4.利用DEFORM-3D有限元软件，模拟了2024铝合金轮毂的热成形工艺，并根据热加工图对工艺进行了优化，获得的最佳成形工艺参数是：形变温度为350~425℃、应变速率为0.022~0.178 s-1以及形变温度为460~500℃、应变速率为0.0316~0.224 s-1。 |
| 作者： | 王蓉蓉 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 黄金亮;陈少华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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