低温切削铝合金7075制备超细晶带材及其性能研究

作     者：陈海涛 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓文君

授予年度：2020年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：铝合金7075 低温切削 超细晶材料 微观结构 机械性能 

摘      要：7系铝合金拥有高强度重量比、抗腐蚀性强以及导电率高等优异性能,它们往往成为大塑性变形法制备机械性能更高的超细晶材料的首选。然而高强度铝合金在室温下难以变形,加上室温变形所产生的变形热导致制备超细晶材料机械性能下降和表面形貌差等问题。由于低温能够提高超细晶铝合金的机械性能和成形性以及改善加工表面形貌加上它对环境产生零污染,故近年来低温大塑性变形法逐渐成为制备性能更优异的超细晶材料的趋势。常规正交切削作为一种大塑性变形法,其应变率高并且能够一步高效制备超细晶材料,在制备超细晶材料上有着得天独厚的优势。低温切削制备性能优异的超细晶材料有着光明的前景,研究低温切削机理对于低成本、环保制备性能更加优异的超细晶铝合金起到了重要的指导作用。本文采用有限元软件Deform 2D建立低温正交切削三维热力耦合模型,研究了低温切削和常温切削中加工参数对等效应力、等效应变率、等效应力以及切削温度的大小和在切削变形区分布的影响。同时对铝合金7075进行低温和常温切削实验,对制备超细晶材料的维氏硬度、切屑形貌、加工表面质量以及微观结构进行了表征。结果表明:(1)低温超细晶材料维氏硬度达到了167.46Hv,低温超细晶材料的硬度大于其对应参数下制备的常温超细晶材料的硬度。(2)常温下获得的超细晶材料在自由表面有许多裂纹,速度越高此现象越明显,而所有低温样品都拥有相对光滑的表面和连续的形状。低温切削下加工表面的形貌比常温切削下的更平整,并且低温切削下表面形貌受加工参数的影响比常温切削的更小。(3)低温能够有效地抑制动态回复,因此材料内部的微观组织变形更加剧烈,这大大提高了位错密度,从而进一步提高了超细晶材料的硬度。低温阻止固溶原子的析出提高了材料的成形性,因此低温切削铝合金下形成了连续平整的带材,加工表面的形貌也被改善了。