一種半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法，屬于半固態(tài)金屬變形行為的研宄 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 半固態(tài)金屬技術(shù)源于20世紀(jì)70年代，它是一種在固液相線內(nèi)成形的技術(shù)，該技術(shù) 成形具有充型平穩(wěn)、零件致密度高、缺陷少、機(jī)械性能好等特點(diǎn)，在航空航天、汽車零部件等 領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。其中，通過(guò)熱力模擬壓縮方法模擬研宄出適合應(yīng)用于實(shí)際半固態(tài) 零件充型生產(chǎn)的參數(shù)，包括變形速率、變形溫度、變形量，是半固態(tài)金屬成型技術(shù)的重要內(nèi) 容，是半固態(tài)金屬成型的關(guān)鍵及必要條件。半固態(tài)壓縮模擬參數(shù)決定了現(xiàn)實(shí)半固態(tài)金屬成 型件的質(zhì)量以及是否能成型的條件。
[0003] 半固態(tài)金屬熱力模擬實(shí)驗(yàn)主要以單向壓縮模擬實(shí)驗(yàn)為主，圓柱形試樣在熱力模擬 試驗(yàn)機(jī)沖頭作用下進(jìn)行單向自由壓縮變形，變形后獲得半固態(tài)金屬應(yīng)力-應(yīng)變曲線，通過(guò) 觀測(cè)變形前后半固態(tài)金屬微觀組織、分析應(yīng)力-應(yīng)變曲線，研宄半固態(tài)金屬流動(dòng)特征、觸變 行為、液固兩相流動(dòng)變形規(guī)律、組織演變規(guī)律，揭示半固態(tài)金屬變形行為。單向壓縮實(shí)驗(yàn)是 研宄半固態(tài)金屬變形行為的最常用方法，但是由于其研宄半固態(tài)金屬變形行為時(shí)試樣只是 在單向載荷狀態(tài)下的變形行為，該單向應(yīng)力狀態(tài)下獲得的變形行為不能完全真實(shí)反映半固 態(tài)金屬在實(shí)際成形過(guò)程中的變形行為，導(dǎo)致其研宄的結(jié)果存在局限性，準(zhǔn)確性不夠。因此， 若能通過(guò)改進(jìn)熱力模擬試驗(yàn)方法揭示半固態(tài)金屬在真實(shí)成形過(guò)程中的變形行為，則對(duì)揭示 半固態(tài)金屬實(shí)際變形行為、優(yōu)化成形工藝參數(shù)、提高成形件質(zhì)量具有重要意義，能夠進(jìn)一步 拓展半固態(tài)成形技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和范圍。目前，也有一種模擬半固態(tài)金屬多向壓縮的試驗(yàn) 方法，它是在單向壓縮實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，先單向自由壓縮試樣的一個(gè)表面，然后將試樣旋轉(zhuǎn)一 定角度，再進(jìn)行一次單向自由壓縮變形，然后再旋轉(zhuǎn)試樣，再進(jìn)行單向自由壓縮，如此反復(fù) 進(jìn)行單向自由壓縮變形。該方法比單純的單向自由壓縮變形更能夠接近金屬實(shí)際的變形行 為，但是它增加了實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，每一次壓縮時(shí)試樣只是單純受一個(gè)方向的壓應(yīng)力，與真實(shí)金 屬成形時(shí)承受的三向應(yīng)力狀態(tài)不相符，因此，實(shí)驗(yàn)獲得的金屬變形行為的結(jié)果也不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：?jiǎn)蜗驂嚎s模擬實(shí)驗(yàn)無(wú)法準(zhǔn)確反映半固態(tài)金屬實(shí)際成 形時(shí)的變形行為。
[0005] 本發(fā)明的目的是提供了一種半固態(tài)金屬多向壓縮試驗(yàn)方法：將所要研宄的半固態(tài) 合金放置在模具中，在三向載荷作用下利用熱力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓縮變形。
[0006] 本發(fā)明另一目的是提供所述半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法在研宄半固態(tài)合金實(shí) 際變形行為中的應(yīng)用，首先測(cè)量金屬或合金坯料的液相線溫度和固相線溫度，采用應(yīng)變誘 導(dǎo)熔化激活法制備出半固態(tài)坯料，根據(jù)所要研宄半固態(tài)合金實(shí)際的變形工況，設(shè)計(jì)并加工 多向壓縮模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)＞卟⒅苽湓嚇?，?duì)其進(jìn)行二次重熔，按照設(shè)定工藝參數(shù)對(duì)試樣進(jìn)行壓 縮變形，從而研宄半固態(tài)金屬真實(shí)成形過(guò)程中的變形行為，具體包括如下步驟： (1) 測(cè)量金屬或合金還料的液相線溫度和固相線溫度； (2) 采用應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法制備出半固態(tài)坯料，具體就是首先對(duì)合金進(jìn)行再結(jié)晶溫 度以上的熱塑性變形，然后加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間并保溫； (3) 根據(jù)所要研宄半固態(tài)合金實(shí)際的變形工況，設(shè)計(jì)并加工多向壓縮模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?，?根據(jù)模具結(jié)構(gòu)制備試樣，對(duì)其進(jìn)行二次重熔； (4) 根據(jù)不同的變形溫度、保溫時(shí)間、擠壓速度、變形量對(duì)試樣進(jìn)行壓縮得到多向壓縮 成型件，最后研宄變形溫度、保溫時(shí)間、壓縮速率、變形量對(duì)材料性能的影響，得到半固態(tài)合 金在模擬真實(shí)變形過(guò)程中的流變特征、觸變行為、組織特征。
[0007] 本發(fā)明的特點(diǎn)：采用應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法制備半固態(tài)金屬，設(shè)計(jì)一套模擬半固態(tài) 金屬真實(shí)成形的模具，將半固態(tài)金屬放入模具內(nèi)對(duì)其進(jìn)行壓縮變形，分析變形條件對(duì)半固 態(tài)金屬應(yīng)力-應(yīng)變、流動(dòng)行為、觸變行為、組織特征的影響規(guī)律，獲得模擬半固態(tài)金屬真實(shí) 成形的變形行為；主要就是設(shè)計(jì)一套模具，使半固態(tài)金屬在模具的約束下進(jìn)行非自由變形， 從而獲得更真實(shí)的半固態(tài)金屬變形行為。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是： (1)采用本發(fā)明，改變了過(guò)去模擬壓縮實(shí)驗(yàn)只是單向自由壓縮變形的受力狀況，獲得的 結(jié)果更接近半固態(tài)金屬真實(shí)的變形狀況。
[0009] (2)采用本發(fā)明，解決了過(guò)去多向壓縮實(shí)驗(yàn)變形工序過(guò)多、操作繁瑣、半固態(tài)金屬 變形行為結(jié)果不準(zhǔn)確等問(wèn)題。
[0010] (3)本發(fā)明步驟少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)驗(yàn)周期短，方便實(shí)施。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1~2設(shè)計(jì)的模具圖； 圖2為本發(fā)明的流程圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1獲得的ZCuSnlO錫青銅合金半固態(tài)組織。
[0012] 圖中：1 -凹模；2 -沖頭；3 -壓縮試樣；4 -試驗(yàn)機(jī)夾頭。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于所述內(nèi)容。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例1~2所使用模具如圖1所示，包括凹模1、沖頭2、試驗(yàn)機(jī)夾頭4,凹 模1 一端連接試驗(yàn)機(jī)夾頭3,另一端連接沖頭2,沖頭2 -端連接試驗(yàn)機(jī)夾頭3,壓縮試樣3 放置在凹模1內(nèi)。
[0015] 實(shí)施例1 本實(shí)施例所述半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法：將所要研宄的半固態(tài)合金放置在模具 中，在三向載荷作用下利用熱力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓縮變形。
[0016] 半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法在研宄半固態(tài)ZCuSnlO錫青銅變形行為中的應(yīng)用， 具體包括以下步驟，如圖2所示： (1)測(cè)量金屬或合金坯料的液相線溫度和固相線溫度；本實(shí)施例中合金為ZCuSnlO錫 青銅合金，利用差示掃描量熱法測(cè)量該合金的固相線溫度為830°C，液相線溫度為1020°C; (2) 采用應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法制備出半固態(tài)坯料：首先對(duì)ZCuSnlO錫青銅合金進(jìn)行再 結(jié)晶溫度以上50°C的鐓粗變形，將合金加熱至480°C在壓力機(jī)上直接進(jìn)行鐓粗，累計(jì)變形 量為30% ;然后加熱至900°C保溫45分鐘，水淬獲得半固態(tài)坯料； (3) 根據(jù)所要研宄半固態(tài)合金實(shí)際的變形工況，設(shè)計(jì)并加工多向壓縮模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)＞撸?并根據(jù)模具結(jié)構(gòu)制備試樣，對(duì)其進(jìn)行二次重熔；設(shè)計(jì)一套擠壓變形模具，然后將試樣加工為 傘IOX15的圓柱體； (4) 根據(jù)不同的變形溫度、保溫時(shí)間、擠壓速度、變形量對(duì)試樣進(jìn)行壓縮得到半固態(tài)多 向壓縮成型件，最后研宄變形溫度、保溫時(shí)間、壓縮速率、變形量對(duì)材料性能的影響，得到半 固態(tài)合金在模擬真實(shí)變形過(guò)程中的流變特征、觸變行為、組織特征。本實(shí)施例中，將圓柱體 試樣放入擠壓模具內(nèi)，利用Gleeble熱力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行表1所示變形條件的壓縮 變形試樣，壓縮變形后水淬獲得試樣。
[0017] 表IGleeble熱力模擬實(shí)驗(yàn)參數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法，其特征在于：將所要研宄的半固態(tài)合金放置在 模具中，在三向載荷作用下利用熱力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓縮變形。
2. 權(quán)利要求1所述的半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法在研宄半固態(tài)合金實(shí)際變形行為 中的應(yīng)用，具體包括以下步驟： (1) 測(cè)量金屬或合金還料的液相線溫度和固相線溫度； (2) 采用應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法制備出半固態(tài)坯料：首先對(duì)合金進(jìn)行再結(jié)晶溫度以上的 熱塑性變形，然后加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間并保溫； (3) 根據(jù)所要研宄半固態(tài)合金實(shí)際的變形工況，設(shè)計(jì)并加工多向壓縮模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?，?根據(jù)模具結(jié)構(gòu)制備試樣，對(duì)其進(jìn)行二次重熔； (4) 根據(jù)不同的變形溫度、保溫時(shí)間、擠壓速度、變形量對(duì)試樣進(jìn)行壓縮得到半固態(tài)多 向壓縮成型件，最后研宄變形溫度、保溫時(shí)間、壓縮速率、變形量對(duì)材料性能的影響，得到半 固態(tài)合金在模擬真實(shí)變形過(guò)程中的流變特征、觸變行為、組織特征。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種半固態(tài)坯料多向壓縮試驗(yàn)方法，屬于半固態(tài)金屬變形行為的研究領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法將所要研究的半固態(tài)合金放置在模具中，在三向載荷作用下利用熱力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓縮變形；具體包括：測(cè)量半固態(tài)合金的液固相線點(diǎn)，采用應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法制備出半固態(tài)坯料，切好擠壓材料，設(shè)計(jì)好多向擠壓模具，根據(jù)不同的擠壓溫度、保溫時(shí)間、擠壓速度、變形量進(jìn)行擠壓，最后得到多向壓縮模擬成形件；本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、控制方便、充型效果好、可研究壓縮過(guò)程流動(dòng)偏析等優(yōu)點(diǎn)；解決了現(xiàn)有技術(shù)中半固態(tài)坯料壓縮模擬只依賴于單向壓縮模擬實(shí)驗(yàn)而無(wú)法貼近現(xiàn)實(shí)擠壓鑄造充型零件生產(chǎn)的問(wèn)題。
【IPC分類】G01N3-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104764659
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510120577
【發(fā)明人】肖寒, 陸常翁, 周榮, 盧德宏, 蔣業(yè)華, 周榮鋒
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日