铝合金高温塑性变形的研究方法

在研究铝合金高温塑性变形行为时要借助一些基本的实验方法:单轴拉伸、扭转和压缩。这些基本实验方法的采用有利于建立起有关的材料成形性的指标和热变形特征。本论文是在Gleeble-1500D热力模拟试验机上进行高温压缩实验，是通过对试样进行墩粗来实现的。热力模拟实验的变形条件主要是指压头位移速度、位移和加热温度。

1)拉伸实验

拉伸实验应用于挤压变形和模拟拉拔的实验中，是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。拉伸流变应力对评价工模具负荷、寿命和摩擦效应以及变形温升效应等有着直接的关系，而断面的收缩率伸长率则反映了材料在断裂前经受塑性变形的能力。

然而拉伸实验却有三个缺点:范围比较窄，应变速率的范围通常限制在10-5s-1~100s-1内。对流变速率和应变对流变应力的影响进行精确评价相当困难，这是因为流变应力的值在平均等效应变速率随着拉伸颈缩现象的出现而产生相应的变化;除超塑性成形外，在出现颈缩的时候，工程或者工业上热加工所对应的应变值通常要大于其他所对应的应变值;因为颈缩区的出现，在变形条件、微观组织及性能之间的研究难度出现了明显的提高。

2)扭转实验

扭转实验是测定材料抵抗扭矩作用的一种试验，可以测定脆性材料和塑性材料的强度和塑性。第一个优点就是保证材料在恒应变速率和大应变的范围内不会产生失稳现象。第二个优点是变形在轴向方向有保持均匀分布的应变速率和扭转的应变量，还有变形还被限制在样品标距的尺寸范围之内，样品无明显的形状变化，也没出现颈缩和腰鼓等不均匀的失稳现象。

扭转实验有以下两个缺点:在固定端扭转时，对样品施加一个轴向载荷来平衡样品尺寸在扭转时材料织构的变化与各向异性的出现而引起的的变化;实验数据的解释在变形的时候要困难很多，这是因为应力、应变和应变速率会沿样品的半径方向成线性变化。

3)压缩实验

压缩实验是测定材料在轴向静压力作用下的力学性能的试验，通常情况都用于模拟轧制和锻造变形的研究。一般情况下压缩实验有以下几种分类:按照应变类型可分为轴对称压缩和平面应变压缩;按温度变化情况可分为等温压缩和非等温压缩。其中轴对称等温压缩通能用来模拟挤压和锻造的过程，但是由于模具和工件之间存在接触摩擦，如果应变值超过一定值以后，样品就会出现不均匀的变形现象，破坏成形性的真实性但是这一问题通过研究证明可通过改善润滑条件来解决;平面应变压缩较适合于模拟板材热轧和各向同性材料的变形，由于存在外端的影响，摩擦与侧伸条件的不确定，使其不太适合热变形中应力和应变关系的研究;非等温压缩对于模拟实际锻造过程最具优势，但由于温度场的不确定性给实验和数据处理带来一定的误差和难度。

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