·1042· 北京科技大学学报 第34卷 形状复杂的大型宽扁薄壁空心型材，且能在挤压机 热模拟单向压缩试验中的真应力一真应变曲线，采 上实现在线风冷或水雾冷淬火，是高速列车、地铁和 用一元线性回归法建立流变模型，研究热变形时流 城市轻轨等现代化交通运输工具车体的主要材 变应力、应变速率和变形温度三者的关系 料-.6005A与6082铝合金均属于6系列(A- 1试验材料与方法 Mg一S)热处理可强化合金，目前对其研究主要集中 在合金成分优化、固溶时效及淬火敏感性和焊接工 试验所用铸态6005A与6082铝合金材料由 艺方面，而在其热成形性能方面研究较少.3.6-. 吉林麦达斯铝亚有限公司提供，两种合金化学成 热挤压是这两种合金热加工工艺的重要组成部分， 分组成如表1所示.铸态6005A与6082铝合金分 实际挤压生产中需要严格控制挤压力、挤压速度与 别经570和555℃保温8h均匀化退火后获得，用 出口温度，以满足合金性能的要求.为了指导 线切割从中心部位切取尺寸为6mm×12mm的 不同Mg/Si比的6005A与6082铝合金挤压车体型 圆柱体试样.试验设备采用Gleeble-lS00热力模 材的国产化生产，其高温塑性变形时的流变应力、变 拟试验机，变形温度为450~550℃，应变速率为 形特征和成形性指标等需要进行深入的研究. 5×10-3~10s1.具体的试验方案如图1所示. 流变应力是表征金属与合金塑性变形性能的一 将试样以20℃·s的加热速率升温到所需温度， 个最基本参量，在实际塑性变形过程中，合金的流变 保温3min后，在设定的变形温度（T)和应变速率 应力决定了变形时所需施加的载荷和所需消耗能 ()条件下对试样进行压缩变形，之后水淬，总压 量00.本文通过获取6005A与6082铝合金材料 缩变形量为60%. 表1两种铝合金化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of aluminum alloys % 铝合金 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti 6005A 0.70 0.13 <0.01 0.23 0.55 0.12 <0.01 0.042 余量 6082 0.94 0.18 <0.01 0.68 0.80 0.033 <0.01 0.036 余量 4 450/500/550℃ 稳态流变特征，即在真应变达到一定值后，真应力不 Te 3 min 再随真应变增大而发生显著的变化：在高应变速率 10s1情况下，随着应变量的逐渐增大，各温度下的 应力均出现起伏上升特征且起伏量不断减小.从图 20℃1 3可以看出：6082铝合金当应力上升到一定值后，在 低应变速率5×103s‘情况下，不同温度下的真应 时l间/min 力一真应变曲线没有呈现波浪形特征：当应变速率 图1高温压缩试验方案 增加到0.01s1时，随着应变量的增加，450℃条件 Fig.1 Experimental programs for high temperature compression tes- 下真应力呈现先上升后稳定的特征，而500~550℃ ting 条件下真应力略呈现下降的趋势：在高应变速率10 s情况下，随着应变量的逐渐增大，各温度下真应 2 试验结果 力一真应变曲线也呈现波浪形特征；在中等应变速 图2和图3分别为6005A和6082铝合金在应 率0.1~1s1情况下表现为稳态流变特征. 变速率为5×10-3~10s-1、变形温度为450~550℃ 3讨论 的范围内高温等温压缩变形时实测的真应力一真应 变曲线.从图2可以看出：6005A铝合金当应力上 3.1真应力-真应变曲线 升到一定值时，在低应变速率5×10-3s情况下， 在热塑性变形过程中，金属材料同时存在加工 各温度下真应力一真应变曲线均呈波浪形特征，随 硬化和动态软化两个矛盾的过程.动态软化主要分 应变量增加，流变应力迅速升高，直至应变量为 为动态回复和动态再结晶两种机制.变形时位错增 0.5,在此过程其流变应力波浪起伏不明显：随着应 殖以及位错间相互作用导致硬化，位错通过攀移或 变速率的增加，真应力一真应变曲线出现较明显的 交滑移并在热激活和外加应力作用下发生合并、重北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 形状复杂的大型宽扁薄壁空心型材，且能在挤压机 上实现在线风冷或水雾冷淬火，是高速列车、地铁和 城市轻轨等现代化交通运输工具车体的主要材 料［1--5］． 6005A 与 6082 铝合金均属于 6 系列( Al-- Mg--Si) 热处理可强化合金，目前对其研究主要集中 在合金成分优化、固溶时效及淬火敏感性和焊接工 艺方面，而在其热成形性能方面研究较少［1，3，6--8］． 热挤压是这两种合金热加工工艺的重要组成部分， 实际挤压生产中需要严格控制挤压力、挤压速度与 出口温度，以满足合金性能的要求［2，5］． 为了指导 不同 Mg /Si 比的 6005A 与 6082 铝合金挤压车体型 材的国产化生产，其高温塑性变形时的流变应力、变 形特征和成形性指标等需要进行深入的研究． 流变应力是表征金属与合金塑性变形性能的一 个最基本参量，在实际塑性变形过程中，合金的流变 应力决定了变形时所需施加的载荷和所需消耗能 量［9--10］． 本文通过获取 6005A 与 6082 铝合金材料 热模拟单向压缩试验中的真应力--真应变曲线，采 用一元线性回归法建立流变模型，研究热变形时流 变应力、应变速率和变形温度三者的关系． 1 试验材料与方法 试验所用铸态 6005A 与 6082 铝合金材料由 吉林麦达斯铝业有限公司提供，两种合金化学成 分组成如表 1 所示． 铸态 6005A 与 6082 铝合金分 别经 570 和 555 ℃ 保温 8 h 均匀化退火后获得，用 线切割从中心部位切取尺寸为 6 mm × 12 mm 的 圆柱体试样． 试验设备采用 Gleeble--1500 热力模 拟试验机，变形温度为 450 ～ 550 ℃ ，应变速率为 5 × 10 － 3 ～ 10 s － 1 ． 具体的试验方案如图 1 所 示． 将试样以 20 ℃·s － 1 的加热速率升温到所需温度， 保温 3 min 后，在设定的变形温度( T) 和应变速率 ( ε ·) 条件下对试样进行压缩变形，之后水淬，总压 缩变形量为 60% ． 表 1 两种铝合金化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of aluminum alloys % 铝合金 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 6005A 0. 70 0. 13 ＜ 0. 01 0. 23 0. 55 0. 12 ＜ 0. 01 0. 042 余量 6082 0. 94 0. 18 ＜ 0. 01 0. 68 0. 80 0. 033 ＜ 0. 01 0. 036 余量 图 1 高温压缩试验方案 Fig． 1 Experimental programs for high temperature compression tes￾ting 2 试验结果 图 2 和图 3 分别为 6005A 和 6082 铝合金在应 变速率为 5 × 10 － 3 ～ 10 s － 1 、变形温度为 450 ～ 550 ℃ 的范围内高温等温压缩变形时实测的真应力--真应 变曲线． 从图 2 可以看出: 6005A 铝合金当应力上 升到一定值时，在低应变速率 5 × 10 － 3 s － 1 情况下， 各温度下真应力--真应变曲线均呈波浪形特征，随 应 变 量 增 加，流变应力迅速升高，直 至 应 变 量 为 0. 5，在此过程其流变应力波浪起伏不明显; 随着应 变速率的增加，真应力--真应变曲线出现较明显的 稳态流变特征，即在真应变达到一定值后，真应力不 再随真应变增大而发生显著的变化; 在高应变速率 10 s － 1 情况下，随着应变量的逐渐增大，各温度下的 应力均出现起伏上升特征且起伏量不断减小． 从图 3 可以看出: 6082 铝合金当应力上升到一定值后，在 低应变速率 5 × 10 － 3 s － 1 情况下，不同温度下的真应 力--真应变曲线没有呈现波浪形特征; 当应变速率 增加到 0. 01 s － 1 时，随着应变量的增加，450 ℃ 条件 下真应力呈现先上升后稳定的特征，而 500 ～ 550 ℃ 条件下真应力略呈现下降的趋势; 在高应变速率 10 s － 1 情况下，随着应变量的逐渐增大，各温度下真应 力--真应变曲线也呈现波浪形特征; 在中等应变速 率 0. 1 ～ 1 s － 1 情况下表现为稳态流变特征． 3 讨论 3. 1 真应力--真应变曲线 在热塑性变形过程中，金属材料同时存在加工 硬化和动态软化两个矛盾的过程． 动态软化主要分 为动态回复和动态再结晶两种机制． 变形时位错增 殖以及位错间相互作用导致硬化，位错通过攀移或 交滑移并在热激活和外加应力作用下发生合并、重 ·1042·