ACC复合管行星轧制物理模拟及工艺优化(1)——3003铝合金本构关系及加工图

为获得铝包铜(aluminum-copper-clad,简称ACC)复合管行星轧制的加工窗口,对3003铝合金的热压缩变形进行模拟研究。采用Arrhenius及Z参数模型,建立3003铝合金本构方程,对其进行应变修正,同时采用动态材料模型理论建立该合金在不同应变量下的加工图,研究变形速率与变形温度等参数对3003铝合金性能的影响,并通过扫描电镜观察与分析在不同条件下压缩变形样品的显微组织。结果表明:3003铝合金热压缩变形的流变应力随变形温度升高、随应变速率下降而下降,在较高变形温度下出现动态再结晶现象;所得本构方程可精确预测该合金热变形过程中的流变应力,合金加工图中主要存在3个效率峰区:350~570 K,0.01~0.04 s^(-1),对应效率值23%~37%;375~500 K,6~10 s^(-1),对应效率值4.6%~6.6%;650~773 K,0.01~10 s^(-1),对应效率值19%~24%。变形温度较低的效率峰区处于失稳区内,而高温效率峰区下不存在失稳区,变形组织均匀。

EBSD半原位研究双模晶粒分布铜的变形机理

本实验通过等温退火(200℃)等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)制备的超细晶铜获得了双模晶粒分布(Bimodal)的铜样品。力学性能测试显示该双模晶粒分布铜样品具有很好的强度和塑性的综合性能(屈服强度225MPa,断裂延伸率20%)。进而利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了同一微观区域在拉伸应变分别为0%、3%、8%、14%时的微观结构信息,发现在拉伸过程中,部分超细晶晶粒和再结晶粗晶晶粒均发生了转动,粗晶晶粒内部出现了较大的局部应变以及亚晶界。此外,拉伸过程中伴随着部分退火孪晶的消失和小角晶界的增多,导致拉伸后平均晶粒尺寸下降。

螺栓断裂失效分析

采用金相检验、化学成分分析、断口分析等方法对螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明:螺栓材料的屈强比过高,造成了材料的脆性增大,加之螺栓表面有增碳现象,表面层的断裂性质为沿晶开裂断口,而且表面层的显微硬度也不符合GB/T3098.1-2010中对10.9级螺栓的规定,故造成螺栓在安装加载时的一次性脆性破断。