·1334 北京科技大学学报 第35卷 值模拟，热成形工艺的制定及成形工艺参数的优化 的6111-T4铝合金板材进行了高温拉伸试验，试验 等方面起着重要作用可 材料由ALCOA制造，其各化学成分如表1所示，拉 本文利用Gleeblel.500热模拟试验机，对6111 伸试样的结构与尺寸如图1(a)所示，热电偶及标距 铝合金板进行高温拉伸试验，研究了6111铝合金 位置如图1(b)所示.测试过程中，将热电偶焊接在 热变形过程中的流变应力特征，并建立了能描述材 试样中部表面，用于测试试样温度，控制加热时间 料流动特性的统一黏塑性本构模型. 和冷却速度，通过划线设置长度为15mm的标距， 1试验 用于对应力一应变曲线进行修正，并通过计算得到 利用Gleeble1500热模拟试验机对厚度为2mm 真应力-真应变曲线可. 表16111铝合金化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of 6111 aluminum alloy % Fe Cu Mn Mg C Zn Ti Al 0.71.1 0.40 0.50.9 0.150.45 0.51.0 0.10 0.15 0.10 余量 (a) 16 R16.25 5w心C30 T=350-550°C =0.1-10s1 60 10s 140 水淬 (b) 15 时间/s 图2高温拉伸试验方案 Fig.2 Experimental scheme of high temperature tensile 图16111铝合金高温拉伸试样.(a)试样尺寸：(b)热电偶 testing 及标距线位置（单位：mm) 伸试验过程中，铝合金试样约有15mm的均温区， Fig.1 High temperature tensile specimen of 6111 aluminum 试验中以15mm作为应变速度的计算与控制的依 alloy:(a)dimension of a specimen;(b)position of the ther- 据口，试验完成后测量变形后两标距线之间的距 mocouple and gauge line (unit:mm) 离，修正后的真应力σ及真应变e公式可表示为： FF, F 热冲压成形过程是一个降温变形过程，为使 mlol() (1) 试验结果能够准确反映铝合金板在热冲压成形过程 c=lnb+△lm=no+r△1 (2) 中的力学性能变化，设计试验方案如图2所示，将 lo 试样以10℃s-1的加热速度升温到550℃，保温 式中，F为拉伸载荷，Am为修正后变形试样的横 5mi,然后以5℃s-1的速度降到所需温度，均 截面积，Ao为试样初始横截面积，l6为试样初始长 匀化处理10s后，在设定的变形温度350、450、550 度，lm为修正后变形试样的长度，△lm为修正后试 ℃和应变速率0.1、1、10s-1下对试样进行拉伸变 样在标距线内的变化量，△1为拉伸时夹头发生的 形，直至拉断，变形终了立即水淬，以保留其高温 位移，T为修正系数，其表达式为 微观组织 △lme T- △l1e (3) 2结果与分析 式中，△lme、△l1e分别为拉伸试验终止时，两标距 利用Gleeble-1500热模拟机做高温拉伸试验时 线内的长度变化量和夹头发生的位移.对于不同的 记录的是时间、载荷与夹头位移等数据，需要通过 试样，所采用的修正系数不同，本文各试样所采用 一定的计算转化为真应力-真应变曲线.在高温拉 的修正系数值范围为0.80.9.· 1334 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 值模拟，热成形工艺的制定及成形工艺参数的优化 等方面起着重要作用 [7] . 本文利用Gleeble1500 热模拟试验机，对 6111 铝合金板进行高温拉伸试验，研究了 6111 铝合金 热变形过程中的流变应力特征，并建立了能描述材 料流动特性的统一黏塑性本构模型. 1 试验 利用 Gleeble1500 热模拟试验机对厚度为 2 mm 的 6111-T4 铝合金板材进行了高温拉伸试验，试验 材料由ALCOA 制造，其各化学成分如表 1 所示，拉 伸试样的结构与尺寸如图 1(a) 所示，热电偶及标距 位置如图 1(b) 所示. 测试过程中，将热电偶焊接在 试样中部表面，用于测试试样温度，控制加热时间 和冷却速度，通过划线设置长度为 15 mm 的标距， 用于对应力 − 应变曲线进行修正，并通过计算得到 真应力 - 真应变曲线 [7] . 表 1 6111 铝合金化学成分 (质量分数) Table 1 Chemical composition of 6111 aluminum alloy % Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 0.7∼1.1 0.40 0.5∼0.9 0.15∼0.45 0.5∼1.0 0.10 0.15 0.10 余量 图 1 6111 铝合金高温拉伸试样.(a) 试样尺寸；(b) 热电偶 及标距线位置 (单位：mm) Fig.1 High temperature tensile specimen of 6111 aluminum alloy: (a) dimension of a specimen; (b) position of the ther￾mocouple and gauge line (unit: mm) 热冲压成形过程是一个降温变形过程， 为使 试验结果能够准确反映铝合金板在热冲压成形过程 中的力学性能变化，设计试验方案如图 2 所示，将 试样以 10 ℃ ·s −1 的加热速度升温到550 ℃，保温 5 min，然后以 5 ℃ ·s −1 的速度降到所需温度，均 匀化处理 10 s 后，在设定的变形温度 350、450、550 ℃和应变速率 0.1、1、10 s−1 下对试样进行拉伸变 形，直至拉断，变形终了立即水淬，以保留其高温 微观组织. 2 结果与分析 利用 Gleeble-1500 热模拟机做高温拉伸试验时 记录的是时间、载荷与夹头位移等数据，需要通过 一定的计算转化为真应力 − 真应变曲线. 在高温拉 图 2 高温拉伸试验方案 Fig.2 Experimental scheme of high temperature tensile testing 伸试验过程中，铝合金试样约有 15 mm 的均温区， 试验中以 15 mm 作为应变速度的计算与控制的依 据 [7]，试验完成后测量变形后两标距线之间的距 离，修正后的真应力 σ 及真应变 ε 公式可表示为： σ= F Am = F A0l0 lm= F A0l0 (l0+τ∆l1)， (1) ε= ln l0+∆lm l0 = ln l0+τ∆l1 l0 . (2) 式中，F 为拉伸载荷，Am 为修正后变形试样的横 截面积，A0 为试样初始横截面积，l0 为试样初始长 度，lm 为修正后变形试样的长度，∆lm 为修正后试 样在标距线内的变化量，∆l1 为拉伸时夹头发生的 位移，τ 为修正系数，其表达式为 τ= ∆lme ∆l1e . (3) 式中，∆lme、∆l1e 分别为拉伸试验终止时，两标距 线内的长度变化量和夹头发生的位移. 对于不同的 试样，所采用的修正系数不同，本文各试样所采用 的修正系数值范围为 0.8∼0.9