喷射沉积超高强铝合金热变形摩擦行为研究_李振亮
铝合金热轧变形抗力模型研究
铝合金热轧变形抗力模型的实验研究李晓娜 1（1.一重集团大连设计研究院有限公司工程师，辽宁 大连 116600）摘要：7075铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金，是一种具有良好的综合力学性能的航空结构材料。
本文主要介绍了用Gleeble -1500热模拟试验机测定铝合金材料7075的热变形抗力、实验所采用的方法、变形抗力模型和峰值应变模型；分析不同应变速度和不同温度的流变应力曲线所显示的材料组织性能，总结出适合铝合金7075热轧的分段周纪华变形抗力模型，通过拟合曲线与实测数据的比较，反应出拟合出的分段周纪华变形抗力模型能准确地反映7075的热变形抗力，适用于铝合金热轧轧制力的计算。
关键词：铝合金；变形抗力；热模拟试验现代生活中铝板轧制产品被广泛应用于罐体、包装、家庭用品、屋顶、室内外装修、冷冻冷藏设备、家电产品、航空飞行器、地铁、新干线车辆等各个领域，是日常生活中不可缺少的材料。
铝板轧制技术主要是为了不断适应饮料罐用铝材的产量和质量要求而发展起来的。
热轧变形抗力模型的准确度对铝板热轧轧制力的计算精度有着至关重要的作用。
7075铝合金由于其良好的热加工性能，成为一种很重要的工程结构材料，并被广泛的应用于航天航空事业。
国内研究7075热轧变形抗力的还是比较少，因此一重与高校合作开展研究了铝合金7075热轧变形抗力模型。
本文提出了适合热轧铝合金生产用的拟和精度高的变形抗力模型，同时也对我国的有色企业生产提供了一定的理论和实践依据。
1 热轧变形实验研究方法1.1 实验方法热变形抗力可采用单道次压缩实验或扭转实验进行测量。
扭转实验的变形量可以很大，但试样表面和心部的应力应变分布不均匀，尽管薄壁管扭转实验可以解决这个问题，但这种方法用于测量高温变形抗力还有很多不便之处。
所以测金属高温变形抗力一般采用压缩法【1】。
所以采用热压缩方法在Gleeble -1500热模拟试验机上测定铝合金变形抗力。
为消除端面摩擦对变形抗力的影响，得到单向压应力，在Φ8mm×12mm圆柱体试样（见图1）上下端面车0.2mm深的凹槽，压缩过程中在凹槽中填充润滑剂，其化学成分为75%石墨+20%机油+5%硝酸三甲苯酯。
新型超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金热压缩变形的流变应力行为
２ ２ 流 变 应 力 方 程 的 建 立 ．
研 究 表 明 ’ ， 属 和 合 金 的 热 加 丁 变 形 和 高 金 温 蠕 变 一 样 都 存 在 热 激 活 过 程 ， 变 速 率 受 热 激 活 应 过 程 控 制 。 虽 然 热 加 工 变 形 时 的 应 变 速 率 通 常 比蠕 变 时 的 应 变 速 率 大 几 个 数 量 级 ， 热 加 ］ 仍 可 视 为 但 ＿
基 本 呈 现 稳 态 的 动 态 同 复 型 特 征 ， 流 变 应 力 先 随 即
应变 的增 加迅 速升高 ， 当真应 变达到一定 值后 ， 真应
力并不 随着应 变的继 续 增 大而 发 生 明显 的变 化 ， 呈
现 Ｉ较 为 明 显 的 稳 态 流 变 特 征 ｍ 现 这 种 现 象 的 原 叶 Ｊ
（ ） ＝０． ０ ； ｂ ＝０． ｌ 一 （ ） ＝０． 一 （ ） ＝１ 一 ａ ０ １ （ ） ｓ Ｏ ； ｃ ｓ １ ； ｄ ｓ ｓ
硬化 ， 方面 由于 位错 的重 排 和湮 灭 ， 材 料软 化 ， 一 使
但 由于 软 化 不 足 以 补 偿 位 错 密 度 增 加 带 来 的 硬 化 ， 因 此 ， 变 应 力 不 断 增 加 。 随 着 变 形 量 的 增 大 ， 料 流 材
： Ａ ） ｘ （一Ｑ ＲＴ Ｆ（ ｅ ｐ ／ ） （） １
从 图 １ 可 以看 出 ， 相 同的应变速 率条件 下 ， 还 在 合 金 流 变 应 力 随 变 形 温 度 的 升 高 而 显 著 降 低 。 在 相
同 的变形 温度 下 ， 金 的流变 应 力 随应 变 速 率增 加 合 而升高 。这是 因为 ： 当应变 速率恒 定时 ， 随着 变形温 度 升高 ， 基体 中原子 活动能 力增强 ， 原子 问 的结 合力 降低 ， 金变形 时 临界切应 力 降低 ， 多 的滑 移 系得 合 更
Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图
Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图何振波;李慧中;梁霄鹏;尹志民【摘要】在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征.结果表明流变应力随变形温度的升高而降低；当应变速率ε=10s-1,变形温度为300～500℃时,合金发生了动态再结晶.Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon 参数描述.在热变形过程中,随着真应变增加,合金的变形失稳区域增大.该合金适宜的变形条件如下变形温度300～360℃、应变速率0.01～0.32s-1,或变形温度380～500℃、应变速率0.56～10s-1.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)006【总页数】9页(P1220-1228)【关键词】Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金;热变形;加工图【作者】何振波;李慧中;梁霄鹏;尹志民【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;东北轻合金有限责任公司,哈尔滨150060;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG113.26含Sc和Zr的7×××系合金是一种强度高、塑性好、可焊性好、耐腐蚀性能优良的中高强铝合金，被广泛应用于航天航空、核能和舰船等领域[1−2]。
目前，对含Sc铝合金的研究主要集中在添加Sc对合金组织，再结晶行为及力学性能的影响方面[3−6]。
而合金热变形过程中的流变应力是表征材料塑性变形性能的一个最基本量，在实际塑性变形过程中，合金的流变应力值决定了变形时所需施加的载荷大小和所需消耗能量的多少[7]。
含Sc超高强铝合金热压缩时的流变行为和组织演变
ｄ ｎ ｍ ｉ ｆｏ ｓ ｆ ｅ ｉ ｇ ａ ｍａ ｌｓ ｒ ｉ ｓ ｅ ０ １ ） ｙ ａ ｃ ｌ ｗ ｏ ｔ ｎ ｎ ｔｓ ｌ ｔ ａ ｎ （ Ｇ ． ５ ，ｗｈ ｃ ａ ｅ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｂ ｅ ｅ ｏ ｌ ｍ ｏ ｘ ｉｈ ｃ ｎ ｂ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｙ ａ Ｚ ｎ ｒ Ｈ ｌ ｏ ｎｅ —
含 Ｓ 超 高 强 铝 合 金 热压 缩 时 的 流 变 行 为 和组 织 演 变 ｃ
２ ５
含 Ｓ 超 高 强 铝 合 金 热压 缩 时 的流 变 ｃ 行 为 和 组 织 演 变
Ｔ ｈ ｏ Ｂｅ ｖ ｏ ｎ ｉｒ ｓ ｒ ｔ ａ ｏ ｕｔｏ ｆＵ ｌｒ — ｇ ｒ ｎｇｔ ｅ Ｆｌ ｗ ｈａ ｉ ｒａ ｄ Ｍ ｃ ｏ ｔｕｃ ｕｒ ｌＥｖ ｌ ｉ ｎ ｏ ｔａ ｈｉ ｈ Ｓｔｅ ｈ Ａ ｌ ｍ ｉ ｍ ｌｏ ｎｔ ｉ ｎｇ Ｓｃ Ｕ ｎｄ ｒ Ｅｌｖ ｔ ｄ Ｔ ｅ ｐｅ ａ ｕ ｅ Ｃｏ ｐ ｅ ｓｏ ｕ ｎｕ Ａ ｌ ｙ Ｃｏ ａｎｉ ｅ ｅ ａ ｅ ｍ ｒ ｔ ｒ ｍ ｒ ｓ ｉｎ
线 在 小 应 变 条 件 下 （＜ ０ １ ） 现 出 峰 值 应 力 及 随 后 的 动 态 流 变 特 征 ， 种 关 系 可 以用 Ｚ ｎｒＨｏｌｍ ｎ指 数 方 程 来 描 ￡ ． ５表 这 ｅ ｅ— ｌ ｏ ｏ 述 。指 数 方 程 中 的平 均 热 变形 激 活 能 Ｑ为 １ ７ ９ Ｊ ｔｏ 。变 形 试 样 中 的 亚结 构 由 拉 长 后 晶 粒 中的 少 量 细 小 的等 轴 多 边 ５ ． ｋ／ ｌ ｏ 形 亚 晶粒 和 晶 界 上 的 锯 齿 状 组 织 构 成 。动 态 流 变 主要 是 由 动 态 回复 （ Ｖ） 动 态 再 结 晶 （ Ｒ 引 起 。 ＤＲ 和 Ｄ Ｘ） 关键 词 ： ｓ 超 高 强 铝合 金 ； 变 形 ；流 变 软 化 ；组织 演 变 含 ｃ 热
高强度铝合金的热变形行为及其数值模拟
高强度铝合金的热变形行为及其数值模拟高强度铝合金是一类具有高强度、优良加工性能和优秀耐腐蚀性能的重要材料。
高强度铝合金的热变形行为及其数值模拟受到了广泛关注。
本文将介绍高强度铝合金的热变形行为及其数值模拟的相关研究。
一、高强度铝合金的热变形行为高强度铝合金的热变形行为是指在高温下，材料在一定的应变速率和应力条件下所表现的各种力学性质的变化。
热变形行为包括热力学行为、动力学行为和微观行为。
其中，热力学行为主要指高温下的材料相平衡关系和化学反应，动力学行为主要指高温下的材料流变行为，微观行为主要指材料的晶体学结构和宏观形貌。
高强度铝合金的热变形行为受到多种因素的影响，包括温度、应变速率、应力、晶粒尺寸、晶粒取向以及合金元素等因素。
随着温度的升高，高强度铝合金的流动应力逐渐降低，使得其变形能力变得更强。
应变速率的变化也会影响高强度铝合金的热变形行为。
相同的应力条件下，应变速率越大，材料的流变应力也越大。
此外，晶粒尺寸、晶粒取向以及合金元素的影响也是不可忽略的。
二、高强度铝合金的数值模拟高强度铝合金的数值模拟是用数学模型来模拟材料的变形行为，以获得预计的热变形行为。
目前，高强度铝合金的数值模拟主要有有限元法、细胞自动机法和晶体塑性有限元法等方法。
有限元法是目前最常用的一种数值模拟方法，通过将复杂的几何形状离散成若干小单元，运用有限元法来解决材料在边界条件下的行为。
细胞自动机法是一种离散的模拟方法，通过对共同演化的基元建立相邻关系，以模拟材料的行为。
晶体塑性有限元法是一种基于晶体塑性理论的数值模拟方法，它将材料的力学行为和微观结构相结合做出了更加准确的预测。
三、高强度铝合金的应用高强度铝合金具有很广泛的应用前景，主要用于航空、航天、交通、冶金、建筑等领域。
高强度铝合金作为一种轻质、高强度、高稳定性和低成本的材料，可广泛应用于航空航天领域的飞行器、导弹、卫星等产品中。
另外，高强度铝合金还可用于制造汽车构件、电力电子散热器、建筑和海洋工程材料等领域。
耐热铝合金
Al-8.5Fe-1.7Si
α-Al、Al13Fe4、 Al8Fe2Si、 Al3FeSi
α-Al、Al13Fe4、 Al8Fe2Si、 Al3FeSi
α-Al、Al13Fe4、 Al8Fe2Si、 Al12Fe3Si
α-Al、Al8Fe2Si、 Al12Fe3Si
~104 ~105
α-Al、Al6Fe、 AlmFe#
a Al-8Fe-1.7Si b Al-8.5Fe-1.7Si c Al-9Fe-1.7Si 平衡条件下Al-Fe. -Si的凝固曲线
➢冷却速度对相组成的影响
冷却速度 K/S
Al-8.5Fe
~1
α-Al、Al13Fe4
~10 α-Al、Al13Fe4
~102 α-Al、Al13Fe4
~103
α-Al、Al6Fe、 AlmFe#
.
4．锭坯组织形貌及加热过程中的 组织演变
1) 喷射沉积Al-Fe-V-Si锭坯的组织特征
40 μm
0.25 μm
图5 喷射沉积Al-Fe-VSi合金锭坯的典型金相显 微组织
图6 喷射沉积Al-Fe-VSi合金锭坯中呈微胞状结 构的α-Al过饱和固溶体
.
在喷射沉积Al-Fe-V-Si合金锭坯中存在着大小 不一、形状各异的孔隙、空洞和原始颗粒界面 （PPB）
.
表6 不同润滑条件和不同温度下的
摩擦因子、摩擦系数
T(℃)
1
2
3
4
5
6
300
m μ
0.80 0.21 0.51 0.33 0.33 0.24
0.23 0.06 0.14 0.07 0.09 0.06
1
1
7
5
喷射沉积超高强铝基复合材料的组织及性能研究
喷射沉积超高强铝基复合材料的组织及性能研究
韩震;龚留奎;章国伟;杜喜旺;陈伟
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2024(53)4
【摘要】采用喷射沉积技术研制铝基SiC复合材料,通过调整喷射沉积参数(雾化压力、扫描频率)和同轴送粉设备参数,研制出SiC均匀分布的直径为φ255 mm、高度为500 mm的喷射沉积铝基复合材料坯锭。
微观组织结果表明,沉积坯锭晶粒均匀细小,无宏观偏析现象,晶粒平均尺寸为(17.3±4.7)μm,但部分晶粒之间存在微孔
缺陷。
SiC颗粒在基体中没有明显的富集,呈弥散分布,尺寸约5~20μm,且在SiC颗粒附近有微孔缺陷。
经挤压处理、双极固溶处理、峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、弹性模量分别为650 MPa、600 MPa、6%、85 GPa,并且组织致密无微孔。
【总页数】4页(P111-114)
【作者】韩震;龚留奎;章国伟;杜喜旺;陈伟
【作者单位】中国兵器科学研究院宁波分院;宁波表面工程研究院有限公司;宁波工
程学院机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB333.12
【相关文献】
1.颗粒粒径对喷射沉积制备SiC颗粒增强铝硅合金复合材料显微组织及拉伸性能的影响
2.喷射共沉积SiCp/2024铝基复合材料轧板的显微组织及力学性能
3.喷射沉积SiCp/Al基复合材料致密化及其显微组织与力学性能
4.雾化沉积SiC颗粒增强铝基复合材料组织性能研究
5.喷射沉积颗粒增强铝基复合材料显微组织调控与强韧化机制的研究现状
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热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究
第21卷第3期装备环境工程2024年3月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·129·热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究郭强1，赵巍2，张冲1（1.北京机械设备研究所，北京 100854；2.空军装备部驻北京地区第一军事代表室，北京 100854）摘要：目的研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为，为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。
方法采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层，通过户外暴露试验，采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法，对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。
结果 Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。
在0~540 d周期内，涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn6Al2(OH)16CO3·H2O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn0.70Al0.30(OH)2(CO3)0.15·x H2O、Zn0.71Al0.29(OH)2(CO3)0.145·x H2O等组成，其对涂层孔隙进行填充。
相对于初始涂层，180、360、540 d腐蚀后，涂层的极化电阻增加1个数量级，自腐蚀电位增加了约200 mV，自腐蚀电流密度降低至30%左右。
结论该Zn-Al合金涂层在腐蚀后保持较低且稳定的腐蚀速率，具有较好的耐腐蚀性能，致密且黏性的腐蚀产物对涂层孔隙起到了自封闭作用，显著提高了涂层的耐蚀性。
关键词：电弧热喷涂；高铝锌基合金；涂层；热带岛礁；大气腐蚀；腐蚀规律中图分类号：TG172 文献标志码：A 文章编号：1672-9242(2024)03-0129-09DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2024.03.017Corrosion Behavior of Thermal Sprayed Zinc-Aluminum Alloy Coating withHigh Aluminum Content in Tropical Island-reef Atmospheric EnvironmentGUO Qiang1, ZHAO Wei2, ZHANG Chong1(1. Beijing Institute of Machinery and Equipment, Beijing 100854, China; 2. First Military RepresentativeOffice of Air Force Equipment Department in Beijing, Beijing 100854, China)ABSTRACT: The work aims to investigate the corrosion behavior of thermal sprayed Zn-Al alloy coatings with high aluminum content in the tropical marine atmospheric environment, so as to provide selection evidence of long-term protective metal coat-ings on low alloy steel. An outdoor exposure test in a tropical island-reef atmospheric environment was conducted to research the corrosion behavior of Zn-Al alloy coatings with high content of Al on low alloy steel. By the means of visual observation, scanning electron microscope (SEM), energy diffraction spectrum (EDS), optical microscope, X-ray diffraction, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potential-dynamic polarization curve, et al, the macroscopic and microscopical surface mor-phology, chemical composition, section morphology, corrosion product composition, electrochemical properties and corrosion收稿日期：2023-10-31；修订日期：2024-02-18Received：2023-10-31；Revised：2024-02-18引文格式：郭强, 赵巍, 张冲. 热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究[J]. 装备环境工程, 2024, 21(3): 129-137. GUO Qiang, ZHAO Wei, ZHANG Chong.Corrosion Behavior of Thermal Sprayed Zinc-Aluminum Alloy Coating with High Aluminum Content in Tropical Island-reef Atmospheric Environment[J]. Equipment Environmental Engineering, 2024, 21(3): 129-137.·130·装备环境工程 2024年3月rate were observed and tested. The weight ratio of Zn and Al in Zn-Al alloy coatings was 50%: 50wt%. The corrosion product layer on the Zn-Al alloy coating mainly consisted of basic zinc aluminum carbonate compound Zn6Al2(OH)16CO3.H2O, and hy-droxy zinc aluminum carbonate compounds such as Zn0.70Al0.30(OH)2(CO3)0.15·x H2O and Zn0.71Al0.29(OH)2(CO3)0.145·x H2O, which sealed the pores in the Zn-Al alloy coating. Compared with the uncorroded coating, the coating after 180 d, 360 d and 540d exposure increased by an order of magnitude, and the free corrosion potential increased about 200 mV, and the self-corrosioncurrent density decreased to about one-third of the uncorroded coating. After corrosion, the Zn-Al alloy coating shows low and stable corrosion rate, which shows excellent anti-corrosion properties. Dense and viscous corrosion products seal the pores of the coating, improving the corrosion resistance of the Zn-Al alloy coating.KEY WORDS: arc thermal spraying; high Al-Zn based alloy; coating; tropical island-reef; atmospheric corrosion; corrosion rule由于纬度较低、远离大陆等地理原因，我国某热带海域腐蚀等级较高，按照ISO 9223—2012《金属和合金的腐蚀大气的腐蚀性分类》的规定，其腐蚀等级达到了C5或CX级，该海域是我国乃至世界腐蚀等级极高的海域之一[1-3]。
高强铝合金热冲压成形技术研究进展
COVER STORY高强铝合金热冲压成形技术研究进展*王义林，刘 勇，耿会程，张宜生（华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074）[摘要] 为了解决高强铝合金板料冷成形时塑性差、容易出现破裂及回弹大、影响尺寸精度的问题，发展起来了一种高强铝合金固溶–热冲压–淬火–时效一体化新工艺。
该工艺将热成形与热处理有机地结合在一起，将固溶后的热板料快速转移到模具中成形，并立即完成模内淬火，最后通过时效处理来提高其强度。
首先总结了高强铝合金热冲压成形技术的最新研究进展，重点介绍了铝合金热冲压成形工艺试验方面的研究成果，详细说明了铝合金热成形时影响成形性能的因素和实现固溶时效强化的工艺方法，最后从摩擦机理和界面传热的角度总结了铝合金热冲压模具技术方面的研究进展。
关键词： 高强铝合金；热冲压成形；固溶时效强化；热成形–淬火；摩擦机理；界面传热交换DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.16.022油车的时间表，大力发展电动汽车。
对电动汽车而言，由于受动力电池重量、电池续航里程的制约，对车身的轻量化设计需求更加迫切[5]。
因此，汽车轻量化技术已经成为汽车生产厂家提高竞争能力的关键之一，也是汽车创新工程的技术发展方向。
车身轻量化技术主要包括结构的轻量化设计、轻量化材料的使用以及先进的成形工艺应用[6–8]。
由于汽车车身结构多为薄壁构件，加上零件刚度的限制，除通过集成设计使部件零件化外，仅通过零件的结构优化难以取得明显的轻量化效果，而采用高强重比的轻质材料则展示了轻量化的良好发展前景。
铝合金具有密度小、比强度高、抗冲击性能好和耐蚀王义林副教授，长期从事数字化模具设计制造技术、智能制造技术、高性能金属板料成形技术及装备制造、先进塑性成形技术的研究。
发表论文50余篇，主编著作2本，获得软件著作权4项。
*基金项目：国家自然科学基金重点项目（U1564203）；“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（2018ZX04023001）。
喷射沉积含Ni铝合金的力学性能研究
在 。Ａ１Ｎｉ 相在超高强度铝合金中 ，对合金 具有强化作用 。 ｓ
Ａ１ 相能加速 铝合金 的时效行 为 ，并且 随着 Ａ１Ｎｉ 含 ｓ Ｎｊ ｓ 相
量的增加 ，铝合 金强度增 大 ，延伸率降低＿ 。 ５ ］ 在普通铸造 ＩＭ 工艺中 ，０ １ Ｎｉ ／ ． 元素能 明显提高 Ａｌ
性 能和应力腐 蚀开裂 均有显 著影 响 一 。这 是制约 该类合
金 实际应用 的瓶颈 问题 。 利用 喷射沉积技术可 以在很 大程度上解 决上述 出现 的
问题 ，得 到组织均匀 、性 能优越 的材料 ，但 是若合 金 中的
微 量元 素添加 的不合理 ，合金 中同样也会出现组织不均匀 ， 韧性较差等现象 ］ 。因此合 理选 择添加 合金 中微量元 素 的含量对合金的最终使用性 能有着重要 的性能 。 Ｎｉ 在超高强 度 铝合金 中通常 是 以 Ａ１Ｎｉ 的形式 存 。 相
２１ ０ １年 ・ ５ 第 期
技术与研究
中国材料科技 与设备 （ 双月 刊）
喷射 沉 积 含 Ｎｉ 铝合 金 的 力学 性 能研 究
章 国伟 ，陈铮 ，陈伟 ，辛海鹰 ，翟景。 ，秦 占明 ，马力 ，陈刚
（ １西北工业大学材料科学与工程学院，陕西 ２中国兵器科学研究 院宁波分 院，浙江 西安 ７０７ ； １０ ２
（ ）程 。目前 ，作为主要航空航 天结 构材料 的铝合 金性能 行 正在 向超高强度 、耐腐蚀 、低 密度 、耐 热方 向发展 ． 金 合 中的合金元素含量提高 ，易产生偏 析 ，铸坯未溶共 晶相 多 ， 导致铸坯和热轧开坯 易开裂等 缺陷 ；粗大 的结 晶相 颗粒成
为应力集 中和裂纹萌 生之处 ，对铝 合金 的断裂 韧性 、疲 劳
一
7055铝合金高温流变应力特征及本构方程
10 ) ]
11
1/ 5. 776 83 1/ 2
+ ( 15)
对于 7055 铝合金, 由于热压缩变形时流变应力 -应 变速率 - 温度相关性更接近于双曲正弦关系, 式 ( 10) 中 的 项可用 sinh( ) 代替, 由此, 计算出 7055 铝合金变 形激活能 Q 的值。 ln ln[ sinh( ) ] ( 11 ) ln [ sinh( ) ] T ( 1/ T ) 对 图 3 中 数 据 进 行 线 性 回 归 分 析, 即 可 得 到 Q= R ln ln [ sinh ( )] = 5. 776 83, 对图 4 中数据进行线性回归
10 ) )
11
2/ 5. 776 83
+ 1]
}
, 其实质为位
分析 , 可以得到 ln[ sinh ( ) ] = 3. 048 2。代入式 ( 11) ( 1/ T ) 可以得到 : Q = 146. 400 7 kJ/ m ol。将 ln[ sinh ( ln 和 1/ T 进行 多元 线性回 归 , 得到 A = 5 . 62 s- 1 。 )] 对 10
DOI: 10. 3870/ tzzz. 2009. 10. 004
7055 铝合金是美国近年来开发出的一种超高强铝 合金 , 利用专利保护的 T 77 热处理, 在不降低合金强度 的前提下提高了该合金的抗应力腐蚀性能, 并被应用在 Boeing777 客机的翼面上
[ 1]
速率范围为 10- 2 ~ 10 s- 1 , 最大总压缩 应变量为 0. 7 ( 真应变) , 热模拟试验的升温速率为 2 / s , 保温时间 为 2 min。压缩前圆柱试样两端的凹槽内填充润滑剂 , 并用石墨片覆盖两端, 以减少摩擦对应力状态的影响。 由 Gleeble - 1500 热模拟 机的计算机 自动采集 应力、 应 变、 压力、 位移、 温度及时间等数据, 绘制真应力 - 真应变 曲线。
喷射沉积高强铝合金显微组织的研究
１ 实验 部分
实验 合金 成分 如表 １ 示． 所
表 ｌ 铝 合 金 的 成 分
＋
收稿 日期 ：０ ５ １—６ ２ ０ —０２
基金项 目： 内蒙古工业大学重 点研究项 目（Ｄ ＯＳ １ Ｚ ２Ｏ １）
作者简介 ： 张秀云 ． ． 女 内蒙古 工业大学材料学院 ． 副教授
关键 词 ： 铝合金； 喷射成形； 固溶处理 ； 微观组织
中 图分类 号 ： Ｇ １．２ 文献 标识 码射沉积技术是二十世纪六十年代产生并经过几十年 的发展而逐渐成熟的一种快速凝固技
术， 喷射 成形技 术作 为一 种半 固态近 终形 加工 技术 ， 受 国内外 广大 研 究者 的青 睐 ｐａ ｔｌ 司 倍 Ｏｓ ｒｙＭｅａ 公
然后 在金相 显微 镜 （ ｏ ｈ ｔＩ ） Ｎｅ ｐ ｏ 型 上进 行 观察 ．
试 样 经线 切 割机 切成 薄 片 ， 用 水 砂纸 减薄 ， 后用 电解 双喷 法和 离 子 减 薄仪 进 行最 终 减薄 ， 后 再 然 最
在透 射 电镜 （Ｅ ０ ＴＥ ） Ｊ Ｍ２ １ － Ｍ 上进 行 观察 分析 ． ０
２ 结果 与讨 论
２ １ 挤 压态组 织分 析 ．
图 １ 图 ２为挤 压 态高 强 铝合 金 的横 、 向显微 组织 ， 以看 出第 二相 颗 粒 在基 体 中的 分布 是十 分均 ， 纵 可
术制造 的钢材 、 铁 、 铸 耐磨 和 精 密合 金 、 高温 合金 及 铝 、 等 轻合 金 ， 取 得 了 良好 的效 果 ． 如 ， 海 宝 镁 都 例 上
钢用喷 射成 形技 术制 造 高铬 钢一 钢复 合轧辊 获得 成 功 ． 喷射 成形 技 术 制造 的 ＡｌＳ 合金 大 量用于 奔 驰 —ｉ
铝基复合材料的超塑性成形研究
铝基复合材料的超塑性成形研究铝基复合材料的超塑性成形研究xx（xx大学材料科学与工程学院xxx班）内容提要：超塑成形是解决铝基复合材料塑性较差,成形、加工较困难的有效途径。
本文主要对喷雾沉积法制造的 SiCP/ LY12 复合材料进行了超塑性研究，并获得了变形温度、应变速率对极限延伸率、应变速率敏感性指数m值和变形时流动应力的影响。
并简单介绍了SiC 晶须增强铝基复合材料超塑性关键词：铝基复合材料；喷雾沉积法；SiC晶须增强；超塑性成形随着复合材料制造工艺的不断完善和新技术的开发,铝基复合材料的应用越来越广泛。
超塑成形是解决铝基复合材料塑性较差,成形、加工较困难的有效途径。
一、超塑性基本定义及发展沿革超塑性是指在应力作用下产生异常大的拉伸变形而不破坏的能力。
超塑性合金能产生百分之百甚至百分之几千的拉伸形变, 如 Higashi 等报道了一种铝合金能产生大于5500% 的拉伸形变。
材料展现超塑性的判据为: 延伸率> 100% , 应变速率敏感性指数m≧0.3。
超塑性现象最早的报告是在1920 年, ROSEN-HZIN 等发现Zn- 4Cu- 7Al 合金在低速弯曲时, 可以弯曲近180度。
1934 年, 英国的 C. P. PEAR-SON 发现 Pb- Sn 共晶合金在室温低速拉伸时可以得到2000% 的延伸率。
但是由于第二次世界大战,这方面的研究没有进行下去。
1945 年前苏联的 A.A. BOCHVAR 等发现 Zn- Al 共析合金具有异常高的延伸率并提出“超塑性”这一名词。
1964 年,美国的W. A. BACKOFEN 对 Zn- Al 合金进行了系统的研究, 并提出了应变速率敏感性指数 m 值这个新概念。
80 年代, 超塑性研究遍及材料加工、力学、机械等许多学科。
超塑性可分为 3 类: ( 1) 细精超塑性, 又称组织超塑性, 静态超塑性和恒温超塑性。
细精超塑性的组织条件可概括为晶粒三化( 微细化、等轴化和稳定化) , 大多数金属和合金的超塑性属于这一类,则当今超塑性研究和应用的重点。
大气等离子喷涂FeCoCrNiAl_高熵合金涂层的高温摩擦磨损性能
表面技术第52卷第10期大气等离子喷涂FeCoCrNiAl高熵合金涂层的高温摩擦磨损性能王跃明1，李晨龙1，韩旭航1，黄杰1，朱建勇2，解路3，刘秀波4（1.湖南科技大学 材料科学与工程学院，湖南 湘潭411201；2.湖南省冶金材料研究院有限公司 粉末冶金与金属陶瓷研究所，长沙 410129；3.江苏城乡建设职业学院 管理工程学院，江苏 常州 213147；4.中南林业科技大学 材料表界面科学与技术湖南省重点实验室，长沙 410004）摘要：目的研究环境温度对FeCoCrNiAl高熵合金涂层摩擦磨损性能的影响，探讨将其应用于高温及富氧环境中的可行性。
方法采用大气等离子喷涂制备FeCoCrNiAl高熵合金涂层，考察喷涂功率对涂层微观组织的影响；测试涂层的纳米力学性能，分析其对涂层摩擦磨损性能的影响；基于涂层及对偶磨球磨损表面形貌、元素分布及含量、物相组成，讨论涂层在室温及高温环境中的摩擦磨损特性与机制。
结果涂层中形成了白色、浅灰色、深灰色及黑色4种区域，区域颜色随O元素含量增加而加深，涂层纳米力学性能逐渐增加，进而将对其摩擦磨损性能造成影响。
20 kW喷涂功率制备涂层的室温摩擦因数、磨损率及磨痕深度均达最佳值，分别为(0.70±0.02)、(9.22±0.01)×10‒5 mm3/(N·m)及(130±10) μm。
室温环境下，磨粒磨损、疲劳磨损及塑性变形为涂层的主要磨损机制。
20 kW功率制备涂层的摩擦因数、磨损率、磨痕深度等均随摩擦环境温度的升高先增加而后降低，经600 ℃摩擦试验后分别低至(0.58±0.01)、(6.14±0.01)×10‒5 mm3/(N·m)及(104±8) μm；涂层磨损表面的氧化程度随环境温度的升高而加剧，经600 ℃摩擦试验后氧含量高达31.62%（质量分数）。
当摩擦环境温度≥400 ℃时，涂层以氧化磨损为主，以磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损为辅。
项目名称超高强铝合金材料的增材制造(3D打印)关键技
项目名称：超高强铝合金材料的增材制造（3D打印）关键技术研究与应用参与人员：李小平, 雷卫宁,史先传，孙顺平,王洪金,顾斌杰，陈菊芳项目简介：团队研发的金属3D打印（Metals 3D Printing）的设备，采用熔融的金属（合金）通过高压雾化气体将金属液体成分雾化成细小的液体和固体颗粒的混合物，结合计算机三维设计，控制雾化器的雾化状态和各参数，同时控制接收体的运动轨迹和速度，实现金属的逐层堆积，达到生产不同形状和尺寸的金属零部件的目的。
而且生产的金属3D打印设备具有效率高（5-10Kg/每分钟）,打印生产的材料或零件致密度高（≥95%的金属或合金的理论密度），内部组织结构细小（平均晶粒大小为10-20μm），具有优良的综合力学性能等优良特点。
该项目运用已有的理论和工艺的研究成果，开展该领域的成形设备的研制，开发出相应的自动化程度高、稳定可靠的工程化装备，满足诸多领域对高强高韧铝合金材料与产品的需求，而且因为性能的大幅提高为轻量化的结构设计提供了材料保障。
特别是具有很好的变形加工性能，经过后续的变形可以制备不同形状和尺寸的超高性能的零部件，广泛应用于航空航天、石油和地质勘探、船用轻质材料、汽车工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、医疗产业等领域。
创新成果主要体现在以下两方面：1）高强铝合金材料的开发与应用采用自主研制的金属增材制造，针对不同的铝合金材料（如7050、7055、7075等铝合金），制备出具有晶粒细小（平均粒径5-20μm）、组织均匀、能够抑制宏观偏析，具有半固态加工所要求的等轴晶粒的组织特征，在设备和工艺上保证制备的坯体组织和成分的均匀性，为半固态加工准备具有优异组织和性能的原材料，特别是针对7×××系铝合金超高强、高韧材料的工业化生产展开研究，通过对增材制造材料在后续的成型工艺的研究，探索优化的工艺，；采用中频电源进行加热，在加热过程中严格控制加热温度和保温时间，以实现产品性能的最优化。
喷射沉积镁合金双道次热压缩组织性能研究
喷射沉积镁合金双道次热压缩组织性能研究李振亮;吴桂;张婧;金自力;任慧平;陈伟【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2013(032)002【摘要】以喷射沉积Mg-9Al-3Zn-1Mn-6Ca-2Nd镁合金为研究对象,利用Gleeble-1500D热模拟机研究变形温度330℃、应变速率1 s-1,道次间隔时间分别为5s和30 s时双道次热压缩后力学行为,并进行微观组织分析.结果表明:双道次热模拟压缩后合金中形成Ca2Mg6Zn3稳定相；伴随着再结晶的发生,亚稳相Mg0.97Zn0.03重溶与Ca2Mg6Zn3析出之间的动态组织演变是影响镁合金热压缩过程塑性失稳的重要因素.【总页数】4页(P173-175,204)【作者】李振亮;吴桂;张婧;金自力;任慧平;陈伟【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头014010;中国兵器科学研究院宁波分院,宁波315103【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+;TG111.5【相关文献】1.喷射沉积镁合金热轧过程组织性能研究 [J], 王雪威;李振亮;吴朗;张婧;金自力;任慧平2.喷射沉积含Nd镁合金热模拟变形研究 [J], 吴桂;李振亮;任慧平;王玉峰;陈伟;翟景3.ZK60镁合金高温压缩道次间软化规律的研究 [J], 郭强;严红革;陈振华;张辉4.AZ31B镁合金双道次热变形过程流变应力特征模拟研究 [J], 邓小虎;胡小东;赵红阳;巨东英5.镁合金双道次热压缩微观组织有限元模拟 [J], 殷凯;金朝阳;俞栋华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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2009年3月第28卷1期内蒙古科技大学学报Journa l o f InnerM ongo li a U n i versity of Sc i ence and T echno logyM arch,2009V o.l28,N o.1文章编号:1004-9762(2009)01-0081-04喷射沉积超高强铝合金热变形摩擦行为研究*李振亮1,任慧平1,曹建刚1,孙昊1,陈伟2,翟景2(11内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;21中国兵器科学研究院宁波分院,浙江宁波315103)关键词:超高强铝合金;圆坯压缩;摩擦机理;数值模拟;喷射沉积中图分类号:TG146.2+1文献标识码:A摘要:以喷射沉积A-l Zn-M g-Cu-Z r-Sc-N i铝合金为研究对象,分别在370和420e研究4种不同润滑条件下圆坏压缩的摩擦行为,并与DEFORM-3D的数值模拟结果相对比1研究表明,采用纯铝+石墨+机油为润滑剂试样的摩擦系数最小,其值只有未加润滑剂时试样的1/4~1/5左右1在圆环最外边缘区域容易产生/单鼓形0或裂纹,边界模型中的摩擦系数大小是影响模拟结果的关键因素1Study on friction coefficie nt i n t he co mpression at high te mperatures of ultrahigh strengt h A-l Zn-M g-Cu alloy produced by spray deposition LI Zhen-liang1,REN H u-i p i n g1,C AO Jian-gang1,SUN H ao1,CHEN W e i2,Z HA I Ji n g2(1.M ater i a l and M eta llurgy Schoo,l Inne r M ongo lia U n i versity o f Sc i ence and T echno l ogy,Bao tou014010,Ch i na;2.N i ngbo B ranch, Ch i na A cade m y o f O rdnance Sc i ence,N i ngbo315103,Ch i na)K ey word s:ultrah i gh streng t h a l um i nu m a lloy;ri ng-co m pressi on;fr i ction coeffi c ient m echan is m;FE M si m ulation;spray depositi on Abstrac t:F ricti on coeffic i ents and l ubricati ve m echan ics of A-l Zn-M g-Cu-Z r-Sc-N i all oy produced by spray depositi on were researched by means of ring compression and FE M si m u l a ti on under four cond itions at370e and420e.R es u lts s how t hat the cond ition o f fr i c-ti on i nterface is i m prov ed w hen a lloy i s l ubricated by pure a l um i nu m together w ith g raph ite and o i,l wh ile the fricati on coe fficient is on l y 1/4~1/5of those w ithout l ubricati on.T he cracks and si ng l e-drum bu l g i ng would be em erged eas il y i n the outer m ost-edge o f t he r i ng s, and t he friction coeffi c i ent is t he key factor i nfl uenc i ng t he FE M s i m u l ation resu lt i n co m pa rison w it h t he test resu lt.喷射沉积技术能显著提高Zn,M g等元素在铝合金中的固溶度,细化晶粒,减少偏析,因此喷射沉积技术是制备高强度、高塑性A-l Zn-M g-Cu合金的重要方法之一[1]1目前喷射沉积制备该系材料的最高强度已达到830~858M Pa左右,并保持5%以上延伸率[2],但工业化生产中如何在确保表面质量前提下解决大型管材(<>150mm)挤压表面裂纹、降低坯件与模具之间的摩擦力是目前实际生产中亟待解决的重要问题1上世纪60年代由A vitzur提出的/圆坯镦粗法0是目前国内外应用最广泛、测定金属塑性成形过程中润滑效果的一种简单可靠方法,它以内径的变化作为衡量摩擦大小依据,可以在接近工况条件下定量测定摩擦系数[3~5]1该方法优点是仅从变形就可以判别其润滑状态而无需测量变形力的大小1本文以喷射沉积含Sc超高强A-l Zn-M g-Cu系合金在370,420e高温变形中的边界条件为研究对象,研究4种不同润滑条件下合金摩擦系数随变形温度的变化规律;并采用DEFORM-3D有限元软件对镦粗过程中金属内部应力场进行分析,为快速凝固高强铝合金的智能化加工材料库、知识库的建立提供实验基础数据[6]1*收稿日期:2008-11-19基金项目:内蒙古自治区科学基金资助项目(2008年度);内蒙古高等学校科学研究基金资助项目(NJ06083)作者简介:李振亮(1968-),男,河北南皮人,内蒙古科技大学副教授1内蒙古科技大学学报2009年3月 第28卷第1期1 试验方法和过程以喷射沉积技术制备试验用坯料,合金名义成分为A -l 12Zn-214M g -111Cu -0120Zr -0130Sc -0130N i 1摩擦系数的检测采用圆环压缩法,所用圆环试样尺寸比为6B 3B 2(外径B 内径B 高)1用金属塑性变形理论的/上限法0求解这个问题,具体理论推导过程见文献[7]1通过推导出的公式,只要得到圆环压缩时的中性层半径R n 就能计算出摩擦系数L 1根据现场挤压工艺,圆环压缩变形温度T d 确定在370和420e 1每一温度下试样的润滑条件有4种1它们分别是末加润滑剂(A-无润滑)、石墨+滑石粉+机油(B -石墨基)、纯铝+滑石粉(C -纯铝基)、纯铝+石墨+机油(D-纯铝基)1油石墨(石墨+机油)和滑石粉要均匀涂抹在圆环上下表面,烘干,反复直至涂层厚度在20~50L m 1在程控箱式电阻加热炉中将铝合金圆环试样快速加热到变形温度T d ,分别在370,420e 各保温20m in ,取出试样,在万能材料实验机上进行压缩变形1上砧压头涂一层油石墨,下砧随炉加热后再进行试验,圆环镦粗后快速水淬,转移时间小于20s ,变形程度E =60%,压头速度2.5@10-2m /s ,采用随炉加热后的垫钢来变形限位1圆环洗净后用游标卡尺测量上、中、下3个面的内径及3个外径,然后取其平均值,高度是在3个不同的位置上用游标卡尺测量,再取其平均值1用编制的计算机程序计算出中性层半径R n y 不变剪切因子(或摩擦因子)m y m t (m 的修正值)y P ave /R o (接触面上的相对压力)y 摩擦系数L 1L 的数值都是3个试样测得的均值1采用DEFOR M-3D 有限元软件对圆环墩粗变形过程进行数值模拟,并与物理实验结果比较1建立刚塑性有限元分析模型时,采用剪切摩擦边界模型,摩擦系数由前述实验中测定:材料模型中A -l Zn -M g -Cu -Zr -Sc -N i 流变应力-应变曲线由G leeble -1500D 热机械模拟机上压缩实验测得12 实验结果与讨论211 两种不同变形温度下的摩擦系数喷射沉积含Sc 超高强铝合金370,420e 下4种不同润滑条件的摩擦系数结果见表1,其变化规律如图1所示1表1 铝合金四种润滑剂两种变形温度下摩擦系数T ab le 1 Fr i c ti on coefficients of alu m i n i um a lloy i n d iffer -en t cond ition s of lub ricati on and te m perature 变形温度420e 时各润滑剂摩擦系数润滑剂A B C D L0.3720.2280.1810.116变形温度370e 时各润滑剂摩擦系数润滑剂A BCD L0.4610.2460.1870.111图1 四种润滑剂两种变形温度下铝合金摩擦系数比较Fig .1 Co mparison of frict i on coefficients of a l um iniu ma lloy under d ifferent cond itions of l ubr ication and te mp eratu re从图1中370e 曲线1和420e 曲线2比较可知,同一种润滑剂随着变形温度升高摩擦系数L 表现出了明显下降的趋势;D 组420e 时L 稍有升高,与高温下石墨中的机油挥发有关1从4种不同类型润滑剂分别在370和420e 的润滑效果看,纯铝基的C 组和D 组润滑剂明显要比无润滑的A 组和石墨基B 组润滑效果要好1370e 无润滑(A 组)试样摩擦系数最高,L =01461;370e 纯铝+石墨+机油(D 组)润滑条件下试样摩擦系数最低,L =011111这是因为纯铝和铝合金之间互相渗透,相互的接触面很难发生滑移,此时的摩擦主要为纯铝内部互相滑动的内摩擦,摩擦因子主要取决于纯铝的剪切抗力S k [8]1因此,以纯铝为基、添加油和石墨等作为润滑剂的试样摩擦系数大约为无润滑条件下的1/4~1/5左右1212 数值模拟结果图2为370e 、变形程度E =60%时4种不同润滑剂的变形后圆环形貌照片1从左到右镦粗时的润滑剂分别为:D 组、C 组、B 组、A 组,测得的摩擦系数分别为:01111,01187,01246,014611其中,在无润滑A 组条件下,肉眼能观察到在圆环高度方向82李振亮等:喷射沉积超高强铝合金热变形摩擦行为研究中间部分出现了较明显的/单鼓形01图2所对应摩擦条件下圆环变形后的数值模拟结果分别如图3所示1图3(a),(b),(c),(d)的摩擦边界条件分别选取为:01111,01187,01246,014611图2 370e 圆环镦粗变形后的圆环形貌(E =60%)Fig .2 Photo of ring speci m ens after co m pression at 370e图3 370e 圆环镦粗变形后的数值模拟图(E =60%)F ig .3 FE M si m ulation resu lts for ring s p eci m en co mpressi on at 370e从图2与图3的试验和模拟结果比较中看出,370e 压缩变形后圆环内径尺寸都随磨擦系数的增大而减小,说明模拟结果与实验结果变化趋势吻合得非常好1对图2,3中,4种不同润滑条件下圆环试验结果与模拟结果的内径尺寸分析见图41从图4可看出,在不同磨擦系数情况下数值模拟结果偏大,并且在A 组无润滑边界条件时试验和模拟结果的最大误差可达到6314%;而随着磨擦系数的减小,当采用D 组润滑剂的边界条件时误差仅有411%1所以有限元数值模拟中的磨擦边界条件的选取是影响模拟结果精度的关键因素1图4 370e 变形后圆环内径尺寸的试验与模拟结果比较F i g .4 Co mp ar ison of i nn er -d i a m e ters i n ri n g co mp re s -si on test and FE M at 370e圆环420e 不同摩擦系数(E =60%)的等效应力云图见图51由图5分析可知:(1)剖分开的圆环纵向截面区域(图5(a)所示).在4种不同摩擦系数作用下,发现剖分截面中靠近内径处等效应力值最大;从内径至最外边缘之间等效应力呈逐渐降低的趋势,直到圆环最外边缘中心处应力达到最小值1当最大摩擦系数L =01372时,在模拟圆环最外边缘中心处还出现/单鼓形0(如图5(d)所示/蓝色0部分)1这说明在靠近圆环内径处发生塑性变形最困难,而在最外边缘的高度中心处变形最容易1图5(d)的模拟结果与图2中370e 无润滑条件的(A 组)实验现象完全一致,因此不再单独列出420e 试验实物照片1因此,在实际生产中如果降低挤压管坯的内砧头与坯件之间的摩擦系数会明显降低挤压力1另外,在相同压下量下(E =60%),摩擦系数较小的圆环剖分截面内等效应力分布比较均匀(图5(a));随着摩擦系数的增大,圆环剖分面内等效应力分布越来越不均匀(图5(d))1这说明如果降低管坯内径处与挤压砧头之间的摩擦系数,能改善坯料内部组织的均匀性、降低局部应力集中,进而可以减少热挤压变形中裂纹产生的机率1(2)圆环上下表面区域.¹上接触表面的最大等效应力产生于/上表面最外缘外01上下表面区域的等效应力从内径到外边缘之间呈逐渐减少的趋势,但在最外缘处应力突然达到最大值1其产生原因与圆环上下表面区域摩擦系数、中性层分流作用、单鼓形产生有关183内蒙古科技大学学报2009年3月第28卷第1期图5圆环420e不同摩擦系数的等效应力云(E=60%)Fig.5S tress-effective analysis of r i ng co mp re ssi on und er d ifferent fr i c ti on cond iti ons at420e例如,摩擦系数为0.116时,圆环最大等效应力(上表面最外缘处)为35.786M Pa(图5(a));当摩擦系数为01372时,表面处最大等效应力为451981 M Pa(图5(d))1这说明随着表面摩擦系数的增大,圆环表面最外缘的变形更困难1由前述(1)中分析已知道,最外边缘处/高向中心处0等效应力最小、甚至会产生/单鼓形0(如图5(d)所示),这样圆环上下表面最外缘区域和其/高向中心处0金属流动的不均匀性增大,最终会产生裂纹1º圆环与上、下砧头接触面中心区域等效应力随着摩擦系数的增大而整体上呈现出上升的趋势1例如,当摩擦系数分别为01116,01181,01228和01372时,接触表面的等效应力大约分别为321656, 341064,361095,371066M Pa13结论(1)在压头速度215@10-2m/s,采用纯铝+石墨+机油为润滑剂的试样中摩擦系数最小,其值只有未加润滑剂时试样的1/4~1/5左右1纯铝基润滑剂高温挤压时的良好润滑效果与纯铝的剪切抗力有关1(2)在圆环压缩变形的数值模拟中,摩擦边界条件的选取值是影响模拟结果的关键因素,摩擦系数越小模拟结果与物理试验结果吻合就越好1(3)试验与数值模拟结果表明,随摩擦系数增大,在圆环上下表面的最外边缘区域等效应力突然增大,而同时其高向中心部分等效应力又最小,因此这种金属流动的不均匀性容易导致该区域有/单鼓形0或裂纹产生1参考文献:[1]Shar m a M M.M icro struct u ra l and m echanica l cha racte r-i zati on of var i ous mod ifi ed7XXX series spray for m ed a-ll oys[J].M ate rials Character izati on,2008,59(1):91-991 [2]L I Zhenli ng,X IE Ji anx i n,C H EN W e,i et a.l S tructure andP roperty o fN icke-l m odified U ltrah i gh Streng th A-l Zn-M g-Cu A ll oy by Spray Form i ng[J].M ater i a ls Sc ience Fo ru 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