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本文结合国家高技术研究863计划项目(资助号2007AA03Z11),根据我国目前铝合金管材的生产和研究现状,提出采用连续流变扩展挤压成形技术制备6201铝合金管材。设计了不同外径管材成形的工模具,研究了连续流变扩展成形技术制备6201铝合金管材过程中的金属流动规律,获得了成形6201铝合金管材的最佳工艺参数,初步确定了热处理制度,分析了制备过程中辊-靴型腔中组织演化规律,得到了以下主要结果: (1)建立了连续流变扩展成形实验装置,设计和制造了成形Φ35×4mm,Φ30×3.5mm,Φ20×2mm以及Φ10×1mm管材的工模具。 (2)利用ANSYS有限元分析软件对连续流变成形技术制备6201铝合金管材过程进行数值模拟,得到了辊-靴型腔以及工模具型腔内热流耦合场的分布规律。根据不同浇注温度条件下合金半固态区的分布,初步得到了指导实验的浇注温度范围为745~790℃。 (3)分析了工艺参数对连续流变扩展成形及制品组织的影响规律。在浇注温度为750℃~780℃,工作辊转速为15r/min,冷却水流量为10~15L/min,运转间隙为1~1.5mm,模具预热温度为500℃~560℃的工艺条件下,成功制备出表面质量良好,组织优良的6201铝合金管材。 (4)制定了6201铝合金管材的热处理制度,在管材经过520℃+0.5h固溶后再进行170℃+14h的时效处理,硬度达到106MPa,抗拉强度为382MPa,延伸率为10.8%。 (5)分析了连续流变扩展成形过程中合金的流动以及组织演变规律。由于合金熔体受到工作辊强烈的剪切搅拌作用,使得在浇注瞬间形成的枝晶组织破碎、磨圆,逐步形成玫瑰晶、等轴晶,在型腔出口基本形成具有球形晶或近球形晶的半固态合金组织。