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半固态金属成形方法是21世纪最具有发展前途的近净成形技术之一。它以其高效、节能、近净形生产以及成形件高性能等诸多优点,得到了人们的广泛关注。本文以ZL201为研究对象,利用近液相线半连续铸造技术制备了ZL201半固态坯料。该坯料铸锭表面光滑,横截面无缩孔、缩松和皮下气孔,其微观组织为均匀的等轴晶。
1.利用Gleeble-1500热模拟机获得了ZL201半固态坯料在单向轴对称压缩时压缩应力与应变、应变速率和变形温度的关系曲线。实验表明:在单向轴对称压缩时,应力变化大体经历了三个阶段:应力迅速上升阶段、应力下降阶段和应力相对稳定阶段。根据应力变化的三个阶段,在铸造和锻压成形时,坯料未进入型腔之前,对其进行预变形,使它直接达到变形的第三个阶段一应力相对稳定阶段,这时坯料流动性较好,充型容易。
2.影响半固态ZL201铝合金触变强度的两个重要因素是变形温度和变形速率。变形速率不变时,变形温度越高,固相率越低,固体骨架密度越小,触变强度越小;变形温度不变时,变形速率对触变强度影响较复杂,在低应变速率(ε≤5s<-1>)时,触变强度随着变形速率的增加而增大;在高应变速率(5s<-1><ε≤20s<-1>)时,触变强度随着变形速率的增加而减小。根据最小二乘法原理,利用回归的方法获得了ZL201半固态浆料单向轴对称压缩时应力与应变、应变速率和变形温度的数学模型,该模型为σ=0.9ε<-.0925>ε<0.42>e<9.06-0.0101T>。
3.利用正交实验,优化了半固态ZL201锻压件的热处理工艺,该工艺为:固溶温度-540℃固溶时间-13h时效温度-165℃时效时间-8h此时锻压件的维氏硬度可达132.5HV,析出相细小、弥散地分布在基体上,在晶界和亚晶界上只有少量的不连续残留相存在。