如何优化高强Al–Zn–Mg–Cu–Zr合金型材挤压工艺？——实验与数值模拟揭示关键参数

摘要

Al–8.79Zn–2.16Mg–2.11Cu–0.12Zr高强铝合金因其优异的比强度、成形性和耐蚀性，在航空航天、轨道交通等高端装备领域应用前景广阔。其挤压型材的质量（尺寸精度、力学性能）高度依赖于工艺参数（温度、速度）控制的精确性。传统试错法优化成本高昂且效率低下。本研究旨在通过实验表征与数值模拟的深度融合，系统揭示该合金挤压过程的变形行为与组织织构演变规律，并精准优化工艺窗口。结果显示：（1）速度主导流动均匀性：低速挤压（<0.3 mm/s）时温升小、流动均匀，型材成形性佳；速度>0.3 mm/s导致摩擦热剧增，引发截面流速不均和型材弯曲。（2）温度窗口优化：390～430°C区间材料塑性最佳，挤压力适中，低于350°C则抗力过大，高于470°C易过烧。（3）组织织构演变：挤压后晶粒从等轴态（～200μm）显著细化拉长（～30μm），形成强的丝{123}<634>,<111>//ED，柏瑞丝{110}<112>织构。

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2016YFB0300903）