● 摘要
现代航空航天工业的发展要求金属结构材料同时具有较好的力学和阻尼性能。北京航空材料研究院采用快速凝固/粉末冶金工艺成功制备的低密度高阻尼金属/金属复合高温阻尼铝合金材料FMS0714/10(Zn-30Al)，显示出优良的综合性能。FMS0714/10(Zn-30Al)高温阻尼铝合金除了金属粉末的制备是一个关键因素外，挤压成形过程也是一个关键步骤，成形工艺显著影响最终材料的性能、质量和使用寿命。当前制定挤压工艺主要依靠经验和大量的试验，需要耗费大量的人力、物力和时间，限制了新材料的研制和发展。有限元数值模拟技术作为实际成形过程的辅助手段，可以有效地解决上述问题。FMS0714/10(Zn-30Al)材料的挤压过程可分为两个阶段：一是粉末体致密阶段，二是挤出阶段。本研究采用二维弹塑性显式动力学有限元方法，运用ANSYS软件的LS-DYNA模块成功地对FMS0714/10(Zn-30Al)铝合金棒材平模正挤压过程的第二阶段进行了模拟，得到以下成果：1. 将有限元理论应用于新型高性能阻尼铝合金材料挤压成形的过程模拟，对模拟过程中关键技术问题和模拟参数进行了分析和反复尝试，解决了网格重划分、单点积分的沙漏控制、动态边界接触的处理等一系列关键技术难点，摸索出一套合理的模拟参数；2. 分析了挤压过程中材料的流动规律和应力应变规律，研究了FMS0714/10(Zn-30Al) 材料挤压成形的基本机制，预测出在材料头部、表面和芯部可能产生裂纹缺陷；3. 针对影响成形过程的几个主要因素（挤压比，挤压温度，摩擦条件和坯料高径比）采用正交试验方法分析各试验条件下材料中的应力场和应变场，以减轻材料表面裂纹为目的，选取适当的评价函数处理试验结果并进行极差分析，对成形工艺进行了优化设计，给出了最佳的挤压工艺制度；本文的研究结果和规律不但为高性能阻尼铝合金材料，同时也为其它材料的挤压成形机理提供了理论参考，对于预测产品质量和进行工艺优化具有指导意义。