鋁合金超低溫軋制變形機(jī)理及工藝優(yōu)化基礎(chǔ)研究項(xiàng)目摘要

現(xiàn)有熱、冷軋制鋁合金板材在組織、性能及其均勻性等方面無(wú)法滿足航空航天等國(guó)家重大工程領(lǐng)域的應(yīng)用需求，主因在于冷、熱軋制中溫度及變形熱效應(yīng)對(duì)回復(fù)和再結(jié)晶的有利促進(jìn)使得組織細(xì)化能力減弱。項(xiàng)目組探索研究發(fā)現(xiàn)超低溫下可使高強(qiáng)鋁合金實(shí)現(xiàn)高達(dá)90%的軋制變形,并顯著提升合金強(qiáng)度,但對(duì)這種優(yōu)異超低溫軋制變形能力的形成機(jī)理尚無(wú)直接、合理的理解和認(rèn)識(shí)。本項(xiàng)目擬在獲得優(yōu)化的高強(qiáng)鋁合金板材超低溫軋制加工工藝基礎(chǔ)上,開(kāi)展超低溫軋制過(guò)程中組織、位錯(cuò)缺陷等演變的表征,并就缺陷變化的溫度效應(yīng)進(jìn)行微觀表征和理論分析；同時(shí)基于超低溫本構(gòu)模型與有限元模擬研究來(lái)分析和認(rèn)知超低溫下塑性變形與溫度、應(yīng)變間的關(guān)聯(lián)性及溫度對(duì)合金時(shí)效特性的影響,從而結(jié)合起來(lái)揭示優(yōu)異超低溫變形能力的形成機(jī)理。與此同時(shí)，超低溫軋制變形引入的高變形儲(chǔ)能對(duì)后續(xù)室溫存儲(chǔ)和再結(jié)晶/時(shí)效熱處理等的影響及合金強(qiáng)化機(jī)理的研究和理解是實(shí)現(xiàn)合金強(qiáng)韌化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)研究了應(yīng)變硬化型5052和時(shí)效硬化型高強(qiáng)鋁合金的超低溫變形加工與后續(xù)熱處理工藝及內(nèi)在變形機(jī)制和強(qiáng)化機(jī)理，并將超低溫變形加工技術(shù)應(yīng)用于亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼的加工處理；研究了高強(qiáng)鋁合金的加工性能及熱變形機(jī)理。（1）掌握了鋁合金超低溫變形加工技術(shù)與后續(xù)熱處理工藝，顯著弱化退火態(tài)5052鋁合金織構(gòu)的同時(shí)，使O態(tài)屈服強(qiáng)度較室溫軋制合金提高~33%，優(yōu)于現(xiàn)有商用5052-O合金板材及高牌號(hào)5000系鋁合金性能；實(shí)現(xiàn)了難變形高強(qiáng)7000系鋁合金的大變形量超低溫軋制變形，使合金強(qiáng)度提高~20%，直接時(shí)效處理使超低溫軋制合金屈服強(qiáng)度較傳統(tǒng)熱軋合金提高70MPa以上，延伸率可達(dá)8%以上。（2）超低溫變形加工可快速促進(jìn)304亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼中形變誘導(dǎo)馬氏體轉(zhuǎn)變，但未改變馬氏體與母相奧氏體間取向關(guān)系，后續(xù)再結(jié)晶處理后平均晶粒尺寸達(dá)4-5μm，且屈服和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到360MPa和800MPa以上，明顯優(yōu)于太鋼等企業(yè)生產(chǎn)的304奧氏體不銹鋼薄板性能。（3）構(gòu)建了激活能演變的高強(qiáng)7050鋁合金熱變形本構(gòu)方程和唯理性本構(gòu)方程，確定了較佳的加工工藝窗口和熱變形機(jī)理。本項(xiàng)目取得的研究成果可為鋁合金及其他系列合金提供一種低成本、高效加工處理技術(shù)，可顯著提升強(qiáng)塑性和改善變形能力。

內(nèi)容筒介

本書(shū)從工程技術(shù)角度介紹了工程中常用的各種優(yōu)化方法，并

對(duì)軋制變形規(guī)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)做了闡述。書(shū)中對(duì)板帶鋼軋制規(guī)程、型

鋼孔型及初軋開(kāi)坯軋制規(guī)程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、步驟進(jìn)行了介紹，同

時(shí)還舉出了一些算例，以說(shuō)明優(yōu)化結(jié)果。全書(shū)共分五章，第1章緒

論，第2章介紹了優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，第3章講述了目標(biāo)函數(shù)和

約束條件的基本性質(zhì)，第4章是各種優(yōu)化方法，第5章是板帶鋼軋

制規(guī)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，型鋼、線材孔型的優(yōu)化設(shè)計(jì)及軋制開(kāi)坯壓下

規(guī)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

本書(shū)較系統(tǒng)地介紹了軋制變形規(guī)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可供從事軋

制研究、生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的專業(yè)科技人員學(xué)習(xí)和參考。也可以作為高

等院校壓力加工專業(yè)或其他有關(guān)專業(yè)的教師、研究生、本科生的

教學(xué)、科研參考書(shū)。

《鎂合金板帶軋制工藝基礎(chǔ)研究》從鎂合金熱變形特點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)地總結(jié)了鎂合金的熱變形行為、道次間軟化行為以及變形過(guò)程中的開(kāi)裂行為，并對(duì)鎂合金板軋制溫度場(chǎng)變化規(guī)律及軋輥溫度的有效控溫方法進(jìn)行了闡述，同時(shí)對(duì)鎂合金板軋制的邊裂行為做了簡(jiǎn)要介紹。

《鎂合金板帶軋制工藝基礎(chǔ)研究》共7章，主要內(nèi)容包括：鎂合金及鎂合金板卷軋制過(guò)程中的熱變形行為和溫度場(chǎng)特征，鎂合金的熱變形行為及道次間的軟化行為，鎂合金熱變形開(kāi)裂行為及其適用準(zhǔn)則，鎂合金板軋制過(guò)程中的溫度場(chǎng)變化特性，鎂合金板軋制工藝的軋輥溫度控溫方法，鎂合金板材軋制組織與性能間的構(gòu)效關(guān)系，以及板材軋制過(guò)程中的邊裂行為。

《鎂合金板帶軋制工藝基礎(chǔ)研究》可供從事鎂合金塑性變形理論研究的學(xué)者與從事鎂合金制備生產(chǎn)工藝的工程技術(shù)人員參考，也可作為大專院校有關(guān)專業(yè)師生的參考書(shū)。

2020年7月21日，《變形鋁合金精密鍛造—工藝規(guī)范》發(fā)布。

2021年2月1日，《變形鋁合金精密鍛造—工藝規(guī)范》實(shí)施。