如何优化高强Al–Zn–Mg–Cu–Zr合金型材挤压工艺?——实验与数值模拟揭示关键参数

Optimizing Extrusion of High-Strength Al–Zn–Mg–Cu–Zr Alloy: Revealing Critical Parameters through Experiments and Numerical Simulation

  • 摘要: Al-8.79Zn-2.16Mg-2.11Cu-0.12Zr高强铝合金因其优异的比强度、成形性和耐蚀性,在航空航天、轨道交通等高端装备领域应用前景广阔。其挤压型材的质量(尺寸精度、力学性能)高度依赖于工艺参数(温度、速度)控制的精确性。传统试错法优化成本高昂且效率低下。本研究旨在通过实验表征与数值模拟的深度融合,系统揭示该合金挤压过程的变形行为与组织织构演变规律,并精准优化工艺窗口。结果显示:(1)速度主导流动均匀性:低速挤压(<0.3 mm/s)时温升小、流动均匀,型材成形性佳;速度>0.3 mm/s导致摩擦热剧增,引发截面流速不均和型材弯曲.(2)温度窗口优化:390~430 °C区间材料塑性最佳,挤压力适中,低于350 °C则抗力过大,高于470 °C易过烧。(3)组织织构演变:挤压后晶粒从等轴态(~200 μm)显著细化拉长(~30 μm),形成强的S123<634>,<111>//ED,Brass011<211>织构。

     

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