預測溫度、應變速度和應變路徑對輕質金屬合金成形極限的影響

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預測溫度、應變速度和應變路徑對輕質金屬合金成形極限的影響

為遏制CO2的排放，在車輛結構中大量采用輕質合金材料，且有逐漸增加的趨勢，因此采用熱沖壓技術利用合金生產汽車組件已得到廣泛應用；但由于室溫下的有限可成形性，有必要采用高溫技術。隨著能產生日益復雜組件的新穎熱沖壓技術的出現，在恒定溫度、應變速度和應變路徑確定的常規情況下，成形極限圖（FLD）已經不能提供可成形性的準確定義，尤其是在熱處理、成形與模具淬火（HFQ）的過程。因此，這就需要開發粘塑性模型來預測應力-應變關系，并做出受溫度、應變速度和成形時應變路徑發生改變等影響下的輕型薄壁金屬合金的FLD。

選用輕質鋁合金材料AA5754，建立粘塑性模型，建模時需要考慮流動應力變化、變形過程、Hosford屈服原則下金屬板各向異性等因素，再利用單向拉伸試驗對模型進行校準，然后應用于對該材料FLD的預測。對模型分別進行兩組試驗，溫度為200°C和300°C，應變速度為75mm/s，結果是兩種流動應力曲線基本平行，這表明AA5754在200°C和300°C時的應變硬化基本相同。但應變硬化率系數發生了改變，200°C時為0.078，300°C時為0.125，即高溫下的應變率強化效應，會導致成形性增加。進行應變速度為20mm/s和300mm/s，溫度為250°C時的試驗，結果表明無論應變硬化和應變硬化率都有所增加，能提高成形性。應變硬化在低溫條件下更顯著，而應變硬化率在較高溫度下是主導因素。在AA5754的FLD中能成功捕獲到應變路徑的變化，即單軸預拉伸增強雙軸應變時材料的可成形性，同時雙軸預拉伸可增強單軸應變時材料的成形性，這與先前的一些預測一致。

Omer El Fakir et al. 11th International Conference on Technology of Plasticity, ICTP 2014, 19-24 October 2014,Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan.

編譯：倪媛媛