4045/3003铝合金双金属管复合挤压成形工艺研究

【摘要】4045/3003铝合金双金属复合管是制造高效全铝质热交换器的关键材料，其在汽车、空调领域内应用极为广泛，本文通过在Gleeble-3500热模拟机上进行热压缩变形实验，研究了4045铝合金高温压缩力学行为和组织演变规律，并利用有限元数值模拟软件和实验相结合的方法研究了4045/3003铝合金双金属管复合挤压过程中模角、挤压温度、挤压速度以及原始坯料的厚比等参数对包覆层分布的影响，研究发现：4045铝合金高温压缩变形时流变应力随变形温度升高而降低，随应变速率提高而增大。本构分析表明可采用含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热变形流变应力行为，其变形激活能为189.9kJ/mol。根据动态模型及显微组织分析得出该实验范围内4045铝合金的失稳区主要集中在高应变速率区，同时随着应变量的增大，失稳区域不断增大，合金热变形较优的加工区域为：变形温度为380-450℃，应变速率为0.1-0.3s-1。4045铝合金热变形时，随着Z值的减少，动态回复增强，亚晶界的轮廓逐渐变得清晰，晶界趋向平直，合金趋于动态再结晶；在SEM显微组织中大体上可以观察到两种相，这两种相的差别主要体现在硅的含量上；通过TEM发现：在4045铝合金中存在两种尺寸相差明显的粒子，随着Z值的减小两种粒子都发生了不同程度的细化和球化。4045/3003铝合金双金属管复合挤压过程中易出现沿制品长度方向包覆层厚度不稳定现象。通过分析模角、挤压温度、挤压速度及包覆坯料厚度等参数对复合管厚比分配的影响，得到了合理的工艺参数，即在模角为45°、挤压温度为420℃和挤压速度为5mm/s挤压时，包覆层的厚度分布最为稳定；在该条件下又研究了包覆坯料的厚比与包覆层厚比的关系，经过线性拟合后得出了包覆层厚度占双金属管总厚度的百分数与包覆坯料占总坯料的百分数线的性方程：y1.06×1.83。经实验验证发现：实际挤压结果与数值模拟结果基本一致，这说明数值模拟具有较高的准确性和合理性。
【作者】伍豪杰；
【导师】张辉；
【作者基本信息】湖南大学，材料加工工程，2013，硕士
【关键词】4045/3003铝合金；双金属管；复合挤压；包覆比；有限元法；

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