2024鋁合金半固態(tài)觸變模鍛過程研究及數(shù)值模擬.pdf

1、與傳統(tǒng)的成形工藝，如鑄造和鍛造相比，半固態(tài)成形技術(shù)有一些獨特的優(yōu)勢，可以加工出具有非枝晶組織并且形狀復(fù)雜的零件。本文通過數(shù)值模擬和成形試驗對2024鋁合金半固態(tài)觸變成形過程以及成形件的組織和力學(xué)性能進行了研究。采用應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法（SIMA）制備半固態(tài)坯料，在進行半固態(tài)觸變模鍛試驗時，通過改變成形壓力和坯料尺寸得到了不同成形件。成形壓力分別為208MPa，312MPa，416MPa，624MPa；坯料的高度值分別為48mm，51mm，

2、56mm，62mm。對觸變模鍛制件進行了金相顯微組織和掃描電子顯微組織等組織性能分析，密度分析以及拉伸試驗和維氏硬度測試等力學(xué)性能分析，研究不同成形條件下產(chǎn)品性能及缺陷的產(chǎn)生規(guī)律。
　　用ProCAST軟件對凝固過程的溫度場和應(yīng)力場進行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明，制件內(nèi)部存在明顯的凝固不均勻現(xiàn)象，制件中間位置凝固較快，四個凸臺中體積越大的凸臺凝固所需時間越長。并且隨著坯料尺寸增大，制件所需要的凝固時間也增長。當在一定范圍內(nèi)成形壓力增

3、大或坯料尺寸增加時，制件的溫度場和應(yīng)力場的分布更加均勻，有利于制件內(nèi)部的均勻化和缺陷的減少。
　　組織性能分析表明，制件不同部位的晶粒結(jié)構(gòu)和尺寸差別較大，而且中間部位和表面位置的固液相分布也不均勻。中間部位晶粒致密，四個凸臺中，體積越大的凸臺上部固液相分布越不均勻，晶界尺寸越大。成形壓力或坯料高度值在一定范圍內(nèi)變化的時候，隨著數(shù)值的增加，固相和液相在凸臺和中間部位的分布更加均勻，凸臺上部的晶粒越致密，成形質(zhì)量越好。
　　密度