一种纯铝合金的热加工稳定性预测方法

技术领域

本发明涉及有色金属材料应用技术领域，具体是一种纯铝合金的热加工稳定性预测方法。

背景技术

铝箔是以压力加工的方式生产出厚度小于0.2mm的铝及铝合金板带材。铝箔因其优良的特性，广泛用作食品、饮料香烟、药品、照相底板、家庭日用品等的包装材料；电解电容器材料；建筑、车辆、船舶、房屋等的绝热材料；还可以作为装饰的金银线、壁纸以及各类文具印刷品和轻工产品的装潢商标等。铝箔产品的绝大部分是用工业纯铝制成，1235铝合金为典型的铝箔产品。

随着对铝板产品质量要求的不断提高，人们深刻地认识到制定合理热轧工艺规程的重要性。不仅要考虑如何充分利用材料的高温热塑性和轧机设备能力，以最经济的方式获得所需规格与尺寸的产品，而且还要考虑到怎样通过合理地控制热轧工艺参数来获得最佳质量的产品。国内外在此方面的研究仍将大部分精力与物力放在热轧设备的改造与引进上，或仅将其作为一种成形手段，只着眼于最终的宏观性能表现，而将之作为一种组织与性能的控制手段并加以利用的研究报导甚少。

目前，热轧加工工艺的制订主要凭经验积累和现场试验结果，忽视了热轧变形过程中组织与性能的演变规律及其与各种变形条件的本质联系，从而在生产过程中缺乏系统可靠的理论指导与试验依据，难以有效控制产品的质量与性能。因此，构建一种纯铝合金的热加工稳定性预测方法，从而判断合金进行塑性变形的稳定区域及失稳区域，确定最佳加工区域及不稳定区域，从而指导纯铝系合金的热加工成形，有助于优化合金的变形工艺参数，指导实际的轧制生产。

发明内容

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及其他说明书附图中所特别指出的结构来实现和获得。

本发明的目的在于提供一种纯铝合金的热加工稳定性预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种纯铝合金的热加工稳定性预测方法，对纯铝合金进行轧制加工，从定量上根据Prasad失稳准则建立纯铝合金的热变形时的失稳图，即建立纯铝合金的热加工稳定性预测模型，其步骤如下：

步骤一：铝箔坯料上切取样品制作热压缩试样，之后进行热压缩实验，应变量为0.7；

步骤二：控制系统采集载荷、位移、真应力、真应变、测量温度等数据，并存入计算机，根据数据绘制合金的热压缩曲线图；

步骤三：模型建立，根据数据绘制纯铝合金在各应变速率下logσ和1/T的三次样条关系曲线和在各变形温度下logσ和

步骤四：在

优选的，所述纯铝合金为纯铝系1235铝合金。

优选的，所述样品为在车床上加工成Φ10×12mm的圆柱形热压缩试样。

优选的，所述热压缩实验在Gleeble-1500型动态热/力热模拟机上进行。

优选的，所述热压缩实验变形温度设计为573K、623K、673K、723K、773K，在每个温度下分别进行应变速率为0.01s

优选的，所述热压缩曲线图包括不同变形温度下的高温流变应力曲线和不同应变速率下高温流变应力曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明对纯铝合金在轧制加工时的情况进行模拟实验，从定量上根据Prasad失稳准则建立纯铝合金的热变形时的失稳图，从而判断合金进行塑性变形的稳定区域及失稳区域，确定最佳加工区域及不稳定区域，将有利于对材料不同加工条件下可加工性的判断，有助于优化纯铝合金的热变形过程的工艺参数，指导材料的轧制加工。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

无疑的，本发明的此类目的与其他目的在下文以多种附图与绘图来描述的较佳实施例细节说明后将变为更加显见。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一个或数个较佳实施例，并配合所示附图，作详细说明如下。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，并且附图是示意性的，并不一定按照实际的比例绘制。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个或数个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此类附图获得其他的附图。

图1为本发明中纯铝合金的热压缩曲线图。

图2为本发明中纯铝合金在各应变速率下logσ和1/T的三次样条关系曲线图。

图3为本发明中纯铝合金在各变形温度下logσ和

图4为本发明中纯铝合金经塑性变形的log[m/(m+1)]和

图5为纯铝合金热加工失稳图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，处于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

请参阅图1-5，本发明实施例中：

一种纯铝合金的热加工稳定性预测方法，对纯铝合金进行轧制加工，从定量上根据Prasad失稳准则建立纯铝合金的热变形时的失稳图，即建立纯铝合金的热加工稳定性预测模型，其步骤如下：

步骤一：铝箔坯料上切取样品制作热压缩试样，之后进行热压缩实验，应变量为0.7；

步骤二：控制系统采集载荷、位移、真应力、真应变、测量温度等数据、并存入计算机，根据数据绘制合金的热压缩曲线图；

步骤三：模型建立，根据数据绘制纯铝合金在各应变速率下logσ和1/T的三次样条关系曲线和在各变形温度下logσ和

步骤四：在

所述纯铝合金为纯铝系1235铝合金，纯铝系1235铝合金的主要化学成分如表1所示：

表1纯铝系1235铝合金的主要化学成分

所述样品为在车床上加工成Φ10×12mm的圆柱形热压缩试样；所述热压缩实验在Gleeble-1500型动态热/力热模拟机上进行；所述热压缩实验变形温度设计为573K、623K、673K、723K、773K，在每个温度下分别进行应变速率为0.01s

所述热压缩曲线图包括不同变形温度下的高温流变应力曲线图和不同应变速率下高温流变应力曲线图。如图1所示：(a)不同变形温度下的高温流变应力曲线图，应变速率0.1s

由图1选取铝合金的稳态流变应力(σ

表2高纯净度纯铝系1235铝合金不同变形条件下的稳态流变应力(σ

在步骤三的模型建立过程中，为使数值更为可靠，采用三次样条函数对logσ和1/T的关系进行插值，从而求得在其它温度下的流变应力值。在应变量为0.7时各应变速率下logσ和1/T的三次样条关系曲线求解结果如图2所示，图中各点表示为在应变量为0.7时各实验温度下所对应的流变应力的大小，根据这些拟合出的样条曲线就可以得出在任一温度下的流变应力值。为了减少计算量并保证数据的准确，作图所采用的数据点不宜过多，否则计算量会很大；但也不能太少，否则准确性会不足。

在五个实验温度对应的应力值基础上，另取四个温度的中间温度所对应的流变应力，即通过三次样条插值函数求得温度在598K、648K、698K和748K的应力值，这样就得到了9组不同温度的数据，在这9个温度下，用三次样条函数拟合logσ和

可知，样条曲线的导数即为对应的应变速率和温度下的m值。

根据曲线，得到在不同应变量和应变速率下的应变速率敏感系数m值，(见附表1)。

按照动态材料模型原理，D等于耗散协量J。因此流变失稳的条件为：

功率的分量J和G之间有如下关系：

将(6-5)代入上式，最终可简化为：

定义

则材料流变失稳条件为：

根据应变量为0.7时应变速率敏感指数m值，计算出log[m/(m+1)]的值，再用三次样条函数拟合log[m/(m+1)]和

之后在log-T平面内绘制出

图中颜色介于A区域和B区域的为

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

附表1：