摘要
铝合金具有比强度高、耐腐蚀性能好以及加工性能优良等优点，因此一直是全世界航空制造业中使用最为广泛的轻质结构材料。7075铝合金由于室温下的塑性较差，往往采用热加工工艺进行结构件的成形，因此本文针对7075-T6铝合金研究其在热塑性变形过程中的成形机理、工艺过程与力学行为具有重要意义。 以7075-T6铝合金为研究对象，在573~723K温度、0.001~0.5s-1应变速率下对高径比为1.5的圆柱试样进行了热压缩试验，通过转化真实应力-真实应变曲线分析了宏观热变形行为。对试验后试样进行金相组织观察，分析不同工艺参数对显微组织演变的影响。基于DMM理论建立热加工图并结合微观组织进行分析，确定了材料的最佳热加工区间为：温度623~723K，应变速率0.001~0.05s-1。 设计表征不同应力状态的四种形状的拉伸试样并进行热拉伸试验，光滑圆棒试样拉伸在573~723K温度、0.001~0.5s-1应变速率范围内进行以研究高温拉伸特性，其余试样在最佳热加工区间内进行试验以减少试验次数。获取了不同条件下7075-T6铝合金的高温力学特性指标包括峰值应力、断后伸长率和断面收缩率并结合宏观流动应力曲线进行分析。结果表明，温度对材料塑性的影响显著，但在临界温度673K以上时反而出现塑性劣化。在同一变形条件下的拉伸与压缩峰值应力值较为接近，但应力流动差异明显。针对光滑圆棒的断后试样进行微观形貌分析与第二相颗粒能谱分析，研究高温拉伸条件下的微观变形机制，确定7075-T6铝合金拉伸的断裂模式为第二相硬化颗粒诱发的韧窝型断裂。 基于热压缩与热拉伸试验结果分别建立7075-T6铝合金的本构模型，利用Arrhenius方程描述热压缩变形下的应力-应变曲线；基于修正的JC本构模型，考虑应变、温度和应变速率的耦合作用，对应变演化项函数进行修正构建了MJC本构模型用以描述不同变形条件下的拉伸流动应力。考虑不同加载条件的影响，在MJC本构模型的基础上引入应力状态相关变量应力三轴度和罗德参数，扩展得到MJC-TL本构模型。对试样进行有限元建模，利用逆向工程法完成参数标定，将MJC-TL本构模型编写VUMAT子程序嵌入ABAQUS软件中进行模拟验证，结果表明，建立的MJC-TL本构模型可以很好地描述不同加载条件下7075-T6铝合金的高温力学行为。
NETL