SiC/5182铝合金热变形行为及动态再结晶数值模拟
p
研究
摘要
5182铝合金是一种中等强度，成型性、焊接性和耐腐蚀性良好的铝合金。
5182铝合金的强度相对较低，虽然深冲可以使其产生一定程度的加工硬化，但
是冲压件在随后的烤漆处理中将发生一定程度的软化，因此限制了其在车身上
的应用。SiCp具有热膨胀系数小、耐磨性良好、导热系数高等优点，是制备铝
基复合材料常用的增强体。铝基复合材料不仅结合了铝合金的优点，比如比强
度高、延伸率高等，还结合了增强体的优点，比如弹性模量高、硬度高等优点。
本文制备了2wt.%SiC/5182铝合金，切取Φ8mm×12mm的试样，在
p
Gleeble-3800热模拟试验机上进行等温压缩实验，具体参数为：工程应变
30%~70%、应变速率0.01s-1~10s-1、变形温度623K~773K。分析实验得到的
真应力-真应变数据，探究SiC/5182铝合金的热变形过程。当应变速率保持不
p
变时，峰值应力随着变形温度的升高而减小；当变形温度保持不变时，峰值应
力随着应变速率升高而增大。利用实验数据计算出合金的热激活能Q=247.533
KJ/mol，采用双曲正弦方程构建了SiC/5182铝合金的本构方程，通过与实验
p
所得峰值应力对比，二者吻合度较好。
利用热压缩实验所得数据绘制出了合金的热加工图，由热加工图可知，变
形温度在723K~773K时，低应变速率区域内的耗散率较高，高应变速率区域
内的耗散率较低为失稳区。虽然耗散率较高时也会出现失稳区域，但为了保证
产品质量，应当避开加工失稳区域。总体来说，热加工条件在变形温度700
K~773K，应变速率0.03s-1~0.25s-1时比较合适。
基于动态再结晶理论建立了SiC/5182铝合金的动态再结晶模型。将模型
p
嵌入Deform-3D中，对材料进行等温热变形模拟。由模拟结果可知，当变形温
-1-1
度为723K、应变速率为0.01s和0.1s时，动态再结晶过程进行得较为完全。
由于实际生产中有热量损失，所以对材料进行非等温热变形数值模拟，通
过计算得出较为理想的热变形参数，并进行SiC/5182铝合金热变形验证实验。
p
验证实验的变形温度为723K，应变速率分别为0.01s-1、0.1s-1和0.15s-1。实
验结果表明0.15s-1相较于其他两组性能更优。
-I-
关键词SiC/5182铝合金；热变形；动态再结晶；
p
-II-
Numericalsimulationofhotdeformationbehavior
anddynamicrecrystallizationofSiC/5182
p
aluminumalloy
Abstract
The5182aluminumalloyexhibitsmediumstrength,formability,weldability,and
corrosio