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1、 专业 word 可编辑 Z 分类号 密级 U D C 编号 中 南 大 学 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 硕硕 士 学学 位 论论 文 专业 word 可编辑 论 文 题 目 汽车用 5182 铝合金温变形行为 及其拉深成形性能的研究 学科 专业 材料加工工程 研究生姓名 黄 电 源 导师姓名及 专业技术职务 王孟君 教授 专业 word 可编辑 原 创创 性 声声 明 本人声明 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果 尽我所知 除了论文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得中南大学或其他单
2、 位的学位或证书而使用过的材料 与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均 已在论文中作了明确的说明 作者签名 日期 年 月 日 关关于学学位论论文使用授权说权说明 本人了解中南大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留学 位论文 允许学位论文被查阅和借阅 学校可以公布学位论文的全部或部分内 容 可以采用复印 缩印或其它手段保存学位论文 学校可根据国家或湖南省 有关部门规定送交学位论文 作者签名 导师签名 日期 年 月 专业 word 可编辑 摘 要 轻质材料在汽车上的应用已成为当前汽车工业研究的热点问题 5182 铝合金具有优良的力学性能和成形性能 是一种能应用到汽车 车身的轻质材料 本
3、文开展了 5182 铝合金温变形行为及其拉深成 形性能的研究 为进一步开发和优化 5182 铝合金车身板提供依据 通过单向温拉伸实验对 5182 铝合金在变形温度为 50 300 应变速率为 0 001 0 1s 1范围内的流变应力行为进行了研究 得到 了合金的真应力 真应变曲线 采用改进后的 Fields Backofen 方程 并拟合应变硬化指数 n 应变速率敏感性指数 m 和材料强度系数 C 建立了 5182 铝合金板在不同变形温度和应变速率下的本构方程 通过金相显微镜 扫描电镜以及透射电镜对温拉伸后的组织和断口 进行了观察分析 揭示了温变形过程中的动态回复和动态再结晶行 为 通过 51
4、82 铝合金板材的温拉深成形实验 研究了其温成形性 能及工艺 并分析了拉深试样的断裂行为 在变形温度为 250 压边力为 3 0N mm2 变形速率为 0 1mm s 并采用半固体润滑剂 进行拉深变形时 5182 铝合金板可获得较优的拉深成形性能 拉深 极限比达 2 5 在拉深过程中 裂纹容易在凸缘圆角与直边所形成的 过渡区域相邻的直壁上产生和扩展 最终导致板料拉裂 n 值是评估 5182 铝合金板拉深性能的最佳参数 在相同的变形 温度下 应变硬化指数 n 值越大 极限拉深比 LDR 越大 在不同的 变形温度时 LDR 与 n 值的变化规律主要取决于其塑性变形能力和 应变硬化能力两方面相互作用
5、的结果 随着变形温度的增加 n 值 减小 LDR 值逐渐变大 达到最大值 随后 n 值继续减小 而 LDR 值则逐渐变小 关关键词键词 5182 铝合金 温变形行为 拉深成形 本构方程 微观 组织 成形性能 专业 word 可编辑 ABSTRACT Lightweight materials in automotive applications have become a hot issue on the auto industry 5182 aluminum alloy has become one of the automotive lightweight materials becaus
6、e of its excellent mechanical properties and forming properties In this paper the temperature deformation behavior and drawing performance of 5182 aluminum alloy were studied in order to provide the basis for the further development and optimization of 5182 aluminum body sheets Through the simple te
7、mperature tensile test on the 5182 aluminum alloy in 50 300 temperature 0 001 0 1s 1 strain rate stress range temperature tensile deformation behaviors were explored The true stress strain curves were obtained Using the improved Fields Backofen equation and fitting the values of n m and C the consti
8、tutive equation of 5182 aluminum alloy was established on different deformation temperature and strain rates Through the microscope scanning electron microscopy and transmission electron microscopy the Microstructure and fracture after deformation were observed and analyzed Dynamic recovery and recr
9、ystallization in the process of temperature deformation were studied Furthermore through the warm drawing experiments the paper has researched the warm forming performance and technology of 5182 aluminum alloy and analyzed its fracture behavior of the drawing process Under the technological conditio
10、n of forming temperature 250 blank holder force 3 0N mm2 drawing speed 0 1mm s and semi solid lubricant 5182 aluminum alloy can gain optimum drawing performance and the drawing limit ratio LDR can reach 2 5 In the drawing process the cracks in the flange fillet with straight edge have formed and exp
11、anded by the transitional region adjacent the straight wall which eventually led sheet fracture The strain hardening index value n is the best parameter to assess the drawing performances of the 5182 aluminum alloy sheet In the same deformation temperature greater the n value is greater the drawing
12、limit ratio LDR is However in different deformation temperature the forming performance of 5182 aluminum alloy sheet depends mainly on the result of the interaction between plastic deformation ability and strain hardening capacity With the increase in temperature deformation n values decrease but LD
13、R values become bigger gradually and reach the maximum Subsequently n values 专业 word 可编辑 continue to decrease but LDR values begin to decline gradually Key words 5182 aluminum alloy warm deformation behavior drawing constitutive equation microstructure evolution forming properties 专业 word 可编辑 目 录 第一
14、章 文献综述 1 1 1 引言 1 1 2 汽车用铝合金板的发展及研究现状 2 1 2 1 国内外的发展概况 2 1 2 2 2000 系和 6000 系汽车用铝合金板 3 1 2 3 5000 系汽车用铝合金板 3 1 2 4 汽车用铝合金板存在的问题 4 1 3 汽车用铝合金板成形特性 5 1 3 1 铝合金板材成形的分类 6 1 3 2 铝合金板材的成形性能 8 1 3 3 提高铝合金板成形性的特殊成形法 10 1 4 铝合金的温拉伸变形行为 11 1 4 1 流变应力 应变曲线特征 12 1 4 2 本构方程的研究 12 1 4 3 微观组织演变 14 1 5 铝合金板材温成形工艺的研
15、究现状 16 1 5 1 温度组合模式的影响 16 1 5 2 压边力的影响 16 1 5 3 润滑条件的影响 17 1 5 4 其他成形条件的影响 17 1 6 本课题研究的目的和意义 18 专业 word 可编辑 第二章 实验过程与方法 19 2 1 实验方案 19 2 2 实验材料及其制备 20 2 3 温拉伸实验 20 2 4 微观组织观察 21 2 4 1 金相组织 OM 观察 21 2 4 2 拉伸断口形貌 SEM 观察 21 2 4 3 透射电镜 TEM 观察 21 2 5 温成形实验 21 第三章 5182 铝合金温拉伸变形行为的研究 24 3 1 真应力 真应变曲线 24 3
16、 2 本构方程的建立 26 3 2 1 本构模型的选择 26 3 2 2 材料常数的计算与拟合 27 3 2 3 计算结果与实验结果比较 31 3 3 微观组织分析 31 3 3 1 金相组织 31 3 3 2 断口形貌 34 3 3 3 TEM 组织 36 3 4 温变形软化机制探讨 39 3 4 1 动态回复机制 39 3 4 2 动态再结晶机制 40 专业 word 可编辑 第四章 5182 铝合金温拉深成形性能的研究 42 4 1 成形工艺参数对成形性能的影响 42 4 1 1 温度对成形性能的影响 42 4 1 2 压边力对成形性能的影响 43 4 1 3 拉深速度对成形性能的影响 44 4 1 4 润滑条件对成形性能的影响 45 4 2 断裂行为分析 47 4 2 1 拉深成形的断裂特征 47 4 2 2 拉裂断口形貌 48 4 3 成形性能与材料性能参数的相关性 50 第五章 结 论 53 参考文献 54 致 谢 59 公开发表论文和获奖情况 60 专业 word 可编辑 专业 word 可编辑 第一章 文献综述 1 1 引言 随着汽车产业在全球的迅速发展 环境污染和能源
