ZL101合金微镦粗尺度效应研究.pdf

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1、模具技术2011．No．31文章编号：1001—4934(2011)03—0001—05ZL101合金微镦粗尺度效应研究王子叶，于沪平，赵军(上海交通大学模具CAD国家工程研究中心，上海200030)摘要：在固态常温和半固态等温条件下，对微小尺度的ZL101合金进行了镦粗试验，研究坯料的流动应力变化情况。试验结果表明：对于固态常温微成形，存在着流动应力下降、流动应力波动的尺度效应；对于半固态等温微成形，在固相率为45～90的区间范围内，没有明显的流动应力下降、流动应力波动等尺度效应现象。关键词：ZL101合金；半固态

2、；微成形；流动应力；尺度效应中图分类号：TG316．11文献标识码：AExperimentalinvestigationonsizeeffectofZL101alloyinmicro-upsettingWANGZi—ye，YUHu-ping，ZHAOJunAbstract：Inordertoinvestigatethesizeeffect，solidandsemi-solidmicro-upsettingofZL101alloywasimplemented．Theresultsshowthat，whenthespec

3、imenisinsolidstate，thetruestress．truestraincurvedecreasesandfluctuateswiththedecreaseofthedimensionofZL101alloy；butthetruestress—truestraincurvedoesn’tdecreaseorfluctuatewiththedecreaseofthedimensionofZL101alloy，whenthespecimenisinsemi—solidstateandthesolidfrac

4、tionofthespecimenvariesbetween45％and90％．Keywords：ZL101alloy；semi—solid；microforming；flowstress；sizeeffect0引言工综合了两者的优点。其特点是能实现难加工材料的成形，提高模具寿命，实现产品的近净成随着科技发展，微型零件的需求量也在不形或净成形。_4。断增大。[11]微成形技术是指利用材料的塑性变把半固态加工技术与微塑性成形技术结形生产至少在二维方向上尺寸处于毫米量级以合，利用材料在半固态加工中的流动特点以克下的零件o

5、[2,11]诸多试验现象表明，在微塑性成服微塑性成形的困难是一项新的技术。[S-83但形技术中，由于试件尺寸的减少，会出现试件材是，在半固态微成形技术中，是否依然会发生流料的流动应力波动、流动应力下降的尺度效应，动应力波动、流动应力下降的尺度效应现象，目从而导致传统成形工艺和理论的失效。[Z,113前尚无定论。半固态加工是一种新出现的材料加工技为了研究半固态微成形是否存在流动应力术。与传统的铸造和锻造工艺相比，半固态加波动和流动应力下降的尺度效应现象，本文进收稿日期：2011—01—10基金项目：国家自然科学基金重点

6、项目(50835002)；国家自然科学基金项目(50975174)；教育部博士点基金项目(2OO8O248OO53)。作者简介：王子叶(1987一)，男，硕士研究生。2DieandMouldTechnologyNo．32011行了宏观尺度、微小尺度ZL101合金的镦粗试验。1试验材料及试验材料的半固态2次重熔本文选用的ZL101合金属于Al—Si系铸造铝合金。表1为半固态铝合金ZL101的化学成分_9]，半固态区间555～615℃[]，图1为半固图3ZL101合金2次重熔后微观组织态铝合金ZL101固相率随温度变化曲

7、线。通过(567oC保温2．5min)在材料凝固过程中施加强烈的电磁搅拌，将ZL101合金的铸态枝晶组织打碎，得到非枝晶2试件尺寸、润滑和试验设备态的坯料，其微观组织形态如图2所示。成形前首先要将已经制备的坯料加热到指定温度，(1)尺寸。德国的Geiger教授将微成形加当变形温度达到半固态区间，经过保温后，细工方式定义为生产的零件，成形的结构或者特小枝晶碎片会逐渐长大，并演化为球状形态，征至少在一个维度上亚毫米范围内的工艺技为成形创造有利的条件。图3为ZL101合金术，[2故本文采用的微小试件尺寸为驴0．95mm坯料

8、加热到567℃保温2．5min后的微观组织×0．95mm，宏观试件尺寸则为妒5．00mm×形态。5．00mm，如图4和图5所示。表1ZLIO1化学成分(质量分数)’％图4微尺度试样照片图1ZLIO1半固态铝合金材料固相率随温度变化曲线”图5宏观尺度试样照片(2)润滑。试验之前，将水剂石墨涂于试件的上、下两端面，并将水剂石墨烘干，使之附着于试件的