● 摘要
通过轻质材料的使用来实现结构轻量化以解决日益严重的环境污染和能源短缺问题是未来社会发展的必然趋势。温热介质充液成形作为一种新型的先进柔性成形技术，不仅可以有效克服铝合金等轻质材料通常在常温下塑性较差的难题，显著提高材料成形极限，还能成形精密、复杂零件，具有广阔的应用前景。因此，对铝合金温热介质充液成形技术进行研究具有十分重要的意义。但由于铝合金温热变形机理尚不十分清楚，温热介质充液成形工艺条件异常复杂，目前该项技术的研究在国内外都还处在起步阶段。本文在国家自然科学基金的资助下，采用基础试验、数值模拟和微观组织相结合的方法，对铝合金板材温热介质充液成形关键技术及其基础进行了研究。 在20~300℃温度范围内分别对5A06、6061-T6和7B04-T6铝合金板材进行了单向拉伸试验，研究了铝合金温热塑性变形行为，探讨了不同系列铝合金的基本温热成形性能，结果表明非热处理强化铝合金5A06比热处理强化铝合金6061-T6和7B04-T6更适合于温热成形。同时，获得了5A06铝合金在不同温度和应变速率（0.0006 S-1~0.06S-1）下的真实应力应变曲线，为数值模拟提供了材料依据，并重点研究了温度和应变速率对其基本塑性成形性能指标的影响规律，得出了铝合金在温热状态下塑性的提高主要是由于应变率强化得到增强的缘故。 分析了5A06和7B06-T6试件单拉后的金相组织，研究了不同温度和应变速率下的微观组织变化规律，揭示了铝合金温热塑性变形软化机制，从本质上解释了铝合金温热塑性变形行为。 根据单拉试验所获5A06铝合金本构关系，利用MSC.Marc软件解决了热力耦合、接触摩擦等关键问题，建立了筒形件温热介质充液拉深成形的热力耦合有限元模型，分别研究了加热模式、成形温度、冲压速度、液室压力和摩擦系数等工艺条件的改变对铝合金温热介质充液拉深的影响规律，探讨了板材温热状态下成形的关键工艺参数，分析了壁厚分布和金属流动规律，提出了质量控制措施，为接下来的工艺试验提供了依据和指导。