基于行星軋制雙金屬管變形組織演變及加工窗口的研究.pdf

1、銅/鋁雙金屬復合管與單金屬管相比，其具有多方面的優(yōu)點。雙金屬復合管不僅繼承了鋁優(yōu)秀的抗腐蝕性能、銅高導電性和強度，而且還能減少貴重金屬的使用，降低了成本。近年來，三輥行星軋制技術成功應用于銅/鋁雙金屬復合管的制備。同時，三輥行星軋制以其獨特的加工方式，在生產(chǎn)復合管方面展現(xiàn)出很多優(yōu)點:其生產(chǎn)一道次成型，變形量大，生產(chǎn)效率高，能耗小，成本低。因此，有必要對雙金屬復合管行星軋制進行深入研究，優(yōu)化雙金屬復合管的加工工藝。
　　首先以T2紫

2、銅/3003鋁合金雙金屬復合管為研究對象，分析了行星軋制過程中變形區(qū)紫銅及鋁合金組織性能演變規(guī)律。通過電子背散射衍射技術研究分析了不同變形量下T2紫銅及3003鋁合金的組織狀態(tài)變化情況;采用差示掃描熱分析法，對不同變形量下的兩種金屬進行了熱分析，并計算出金屬內(nèi)部變形儲存能;對30％、50％、70％變形量的鋁合金以10K/min、20K/min、30K/min的升溫速率進行熱分析，計算出三組變形量下金屬的回復激活能。對3％、12％、25％

3、、37％變形量下的紫銅以10K/min、20K/min、30K/min的升溫速率進行熱分析，計算出四組變形量下紫銅的激活能。研究結(jié)果表明，隨著變形量的上升，鋁合金及紫銅的晶粒得到明顯的細化，鋁合金在70％變形量下晶粒尺寸穩(wěn)定在3-4μm，而相對應的37％變形量的紫銅晶粒尺寸為2-3μm，銅內(nèi)部孿晶所占比例隨變形量的上升逐漸減少，并轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗嵌染Ы纭Ｗ冃瘟可仙倪^程中金屬內(nèi)部儲存能呈上升趨勢，70％變形量下鋁合金的儲存能為10.89J/g

4、，25％變形量下紫銅的儲存能為5.90J/g。而回復激活能則呈現(xiàn)下降的現(xiàn)象，且30％變形量下鋁合金的激活能為95.35kJ/mol;3％變形量下紫銅的激活能為3.94k J/mol。
　　為了優(yōu)化雙金屬復合管的加工工藝，本課題采用離線物理模擬的方式，應用Gleeble-3500熱模擬試驗對3003鋁合金及T2紫銅進行了熱變形行為分析。其中3003鋁合金變形參數(shù)為:變形溫度293-773K，應變速率0.01、0.1、1、10s-1;

5、 T2紫銅變形參數(shù)為:變形溫度293-1073K，應變速率0.01、0.1、1、10s-1。采用Arrhenius模型及Zener-Hollomon參數(shù)，分析并計算出3003鋁合金及T2紫銅的本構(gòu)方程。眾所周知，熱變形過程中應變量對流變應力有著巨大的影響，尤其是在變形溫度較低的情況下。所以，本文對鋁合金及紫銅的本構(gòu)方程進行了應變修正，建立了更加精確的本構(gòu)方程，同時研究還發(fā)現(xiàn)，紫銅的本構(gòu)方程需要以溫度的分段函數(shù)方式構(gòu)建，分成兩個溫度范圍，

6、第一分段為293-723K;第二分段為723-1073K。本文應用動態(tài)材料模型理論建立3003鋁合金及T2紫銅對應應變?yōu)?.2、0.4、0.6、0.8的加工圖，并分析了兩種金屬的熱加工工藝，分別找出鋁合金及紫銅的最佳加工工藝參數(shù)。為了研究熱變形參數(shù)對金屬組織演變的影響，本文對不同變形參數(shù)下的壓縮樣品進行了EBSD分析。研究發(fā)現(xiàn)，變形參數(shù)對組織演變有著很大的影響，隨著變形溫度的下降，應變速率的上升，晶粒尺寸降低，當溫度降到一定程度后，金屬