6016铝合金热成形流变应力行为及合金件成形有限元模拟

由于汽车产业的高速发展，对汽车性能，特别是燃油经济性、污染排放的要求不断提高，而汽车轻量化是有效解决上述问题的主要途径。铝合金具有比强度和比刚度高，密度小（约占钢的三分之一左右）的特点，是很适合汽车实现轻量化的材料。6000系铝合金有强度较高，塑性好，耐蚀性好，综合力学性能好的特点，同时是热处理可强化合金材料，因此受到了国内外学者的广泛关注。将自制6016铝合金在温度为420℃-540℃、应变速率为0.001s1-1s1范围内进行热模拟压缩实验，在温度为460℃-540℃，应变速率为0.0001s1-1s1范围内做高温拉伸实验，得到了不同实验条件真实应力-应变曲线，并分析了该合金的流变应力随温度和速率变化的规律，建立了6016铝合金基于温度和应变速率时的本构方程。对实验数据进一步分析，得出了材料屈服强度、应变速率敏感性指数、延伸率随温度和速率变化的规律曲线，分析了塑性成形性能较好的工艺条件，并研究实现超塑性的可能性。对压缩和拉伸典型试样进行微观组织观察，通过显微镜、扫描电镜，对晶粒形貌、尺寸、位错运动、空洞等的观察，分析其成形性能的较好的内在机理。将拟合的本构方程导入锻造模拟软件deform中，通过对汽车转向节在不同初始温度、锻造速度、摩擦因子时锻造成形过程的模拟，验证各工艺参数对6016铝合金成形性能的影响，并与6061铝合金材料模型进行成形性能对比分析，为6016铝合金热成形工艺参数的制定提供一定的理论依据。