挤压温度对6005A铝合金焊合区域显微组织和力学性能的影响.pdfVIP

挤压温度对6005A铝合金焊合区域显微组织和力学性能的影

响

薛江平;黄东男;左壮壮;玄东坡;吴南;孙磊

【摘要】针对分流模挤压焊合部位的金属在模具中难以取出进行分析,设计了分析

焊缝组织性能的简易模具;采用电子背散射衍射分析(EBSD)和拉伸试验,研究挤压温

度对6005A铝合金挤压焊合组织性能的影响.结果表明:挤压温度为500～580℃

时,6005A铝合金焊合组织的平均晶粒尺寸呈先减小后增大的趋势;当在挤压温度为

540℃时,焊合组织平均晶粒尺寸最小,约为52μm,且此时的晶粒尺寸均匀程度最佳.

焊合组织中小角度晶界所占比例较多,且随着挤压温度的提高,小角度晶界的相对频

率都保持在65％左右.焊合部位的屈服强度和抗拉强度随着挤压温度的升高呈先上

升后下降的趋势;当挤压温度为540℃时,焊合组织的力学性能最好,屈服强度为

68.56MPa,抗拉强度为119.87MPa.

【期刊名称】《中国有色金属学报》

【年(卷),期】2018(028)007

【总页数】8页(P1291-1298)

【关键词】6005A铝合金;分流模挤压;挤压温度;焊合区域;显微组织;力学性能

【作者】薛江平;黄东男;左壮壮;玄东坡;吴南;孙磊

【作者单位】内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051;内蒙古工业

大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,

呼和浩特010051;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051;内蒙古

工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051;内蒙古工业大学材料科学与工程

学院,呼和浩特010051

【正文语种】中文

【中图分类】TG379

随着航空航天、国防军工、汽车船舶等高精尖技术领域对铝合金空心型材需求的增

加，对其性能提出了严格的要求[1]。分流模挤压是铝合金空心型材和管材的主要

加工方式，焊合是分流模挤压过程中的最复杂过程[2−3]。在分流模挤压过程中，

金属经过分流孔分流后，在焊合室内模桥下方经历了一个焊合过程，从而在型材横

断面上留下焊缝[4]，其焊缝性能直接影响铝型材的成形质量[5−6]。因此，探求焊

合区域微观组织演变及焊缝质量是分流模挤压研究的热点问题之一。

分流模挤压是在高温、高压、高摩擦条件下，在几乎密闭的空间(模孔除外)里完成，

由于其模腔结构复杂，挤压后保留在焊合室内焊合部位的金属无法完整取出，因此

很难对其焊合部位的组织性能进行研究[7]。目前，通常采用数值模拟技术通过焊

合室内的静水应力大小来预测焊合质量，认为其静水应力高于挤压温度下屈服强度

的5倍，可满足焊合要求[8]。国内北京有色金属研究院和上海交通大学等[9−10]

模拟分析了焊合室高度对静水应力的影响，预测了焊合质量；BINGÖL等[11]研究

了空心铝型材挤压力和静水应力对焊缝的质量和形状的影响。本文作者所在课题组

[12−13]模拟分析了异形管材、复杂断面空心铝型材的焊合成形过程。近年来，随

着有限元数值模拟技术的发展和塑性本构方程的进一步完善，人们试图采用动态组

织模拟的方法来预测分流模挤压过程组织演变，但是因组织演变模型构建过于复杂，

尚未得到广泛应用。

为了揭示焊合区域的本质特征，需要对焊合区域组织演变过程及焊缝的结合强度进

行研究。由于该过程类似于动态的固态压力焊接过程，为此本文作者设计了略去分

流过程和挤出过程，仅保留焊合室的简化可拆分模具，研究了挤压温度为

500~580℃时，焊合区域的显微组织演变及焊缝的力学性能，为探索焊合机理提

供理论基础。

图1所示为本实验中所用挤压模具结构示意图，模具材料选用H13模具钢。由图

1可知，为了方便取坯料，将模具设计成两个半圆形，并将两个半圆形模具装入一

个套筒内，半圆模具外圆斜度为5°，套筒内圆也设计成斜度为5°，通过内外模具

斜度配合使两个半圆模具受到压力作用时会越压越紧，从而避免挤压过程中在两半

圆模具缝隙处产生飞边。

本实验中所采用的材料为6005A铝合金，其化学成分如表1所示。实验采用试样

尺寸为d21mm×65mm和d21mm×80mm的圆柱坯。

挤压试验在立式挤压机上进行，挤压速度为30mm/min，挤压温度分别为500、

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