2.1.6实验结果及分析 12

2.2数值模拟 19

2.2.1建立有限元模型 19

2.2.2数值模拟结果及分析 22

2.3实验验证 28

3总结 30

致谢 31

参考文献 32

1绪论

1.1 铝及铝合金

铝是地壳中分布最广泛的元素之一，平均含量为8.8%。铝是银白色有光泽金属，铝是一种年轻的金属，从发现到现在也不过200年历史。由于它具有一系列无可比拟的优点，且在地壳中资源丰富，因而获得了十分迅猛的发展。铝加工产业包括铝合金的制备及其熔炼与铸造、铝及铝合金板、带、条、箔材、管、棒、型、线材，锻件与模锻件，粉材以及深加工产品的生产与经营，是一个涉及面很广，对国防军工现代化、国民经济发展和人民生活水平提高有重大影响的行业，是一个技术含量和附加值很高的产业。但是纯铝的性能在绝大多数场合不能满足使用要求，为此，人们在纯铝中添加各种合金元素（例如铜、硅、镁、锌、锰等），以生产出满足各种性能和用途的铝合金。

铝合金按主要元素成分分为：工业纯铝（1XXX系），AL-Cu合金（2XXX系），AL-Mn合金（3XXX系），AL-Si合金（4XXX系），AL-Mg合金（5XXX系），AL-Mg-Si合金（6XXX系），AL-Zn-Mg-Cu合金（7XXX系），AL-Li合金（8XXX系）及备用合金组（9XXX系）。

铝合金的应用很广。被认为是继钢铁之后的第二大金属结构材料。铝合金的比强度很高，被广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等行业;铝合金美观耐腐蚀，常用来制造铝合金门窗。

铝合金的产生为世界经济的发展和人类的进步做出了巨大的贡献。但随着科技的进步和人民生活水平的提高，急需发展一批高强、高韧、高模、耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐高温、耐低温、耐辐射、防火、防爆、可表面处理、可焊接的和超轻的新型铝合金，如抗拉强度大于750MPa的高强高韧合金，相对密度低于2.4的铝锂合金等。

6061铝合金的主要合金元素是镁和硅，并形成 相。若含有一定量的锰和铬，可以中和铁的不良影响；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性降低；导电材料中有少量的铜，以抵消钛及钒对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为改善可切削性能，可加入铅。6061铝合金的强度与耐蚀性都很好，是结构用材的常用材料，但是在焊接时会有热应力产生，所以若需接合，大多使用铆接或螺栓接合。6061-T6的强度达到245MPa，与SS400有相同的许应力，常用于塔式建筑、制造卡车、船舶、电车、家具等用的管、棒、型材。

1.2 轧制

1.2.1金属轧制的目的

人们在实际生产中采用阻止晶体内部位错运动的方法来达到强化金属材料的目的。如固溶强化、弥散强化、加工硬化和细晶强化等。细晶强化直接反映了材料晶粒尺寸与强度的关系。是各类强化方法中唯一能同时提高强度又改善塑性的有效手段。研究表明，当晶粒细化到一定程度时，材料会呈现出一系列不寻常的物理、化学和力学性能，所以细化材料是有色金属的发展趋势。

在正常的变形和纯铜抗拉强度可以达到370 ~ 420MPa，但延伸率只有4%到6%，2002，王等人在铜液氮温度（99.99%）进行变形93%的轧制，接着通过200℃退火3分钟，对高纯度铜的拉伸变形达到420MPa，严伸率达到65%。[1]金属经过轧制后可以使其内部的组织结构发生改变，使晶粒细化，从而达到提高强度和改善塑性的目的。