徐远帆 张立华

（湖南中南大学，湖南 长沙 410000）

锂是最轻的金属元素，将锂加入铝合金不仅可以改善铝合金的高周疲劳性能、提高疲劳裂纹扩展抗力，还能提高铝合金的拉伸强度[1-2]，提高在低温条件下的强度-断裂韧性综合性能[3]。然而，由于铝锂合金的挤压性指数相对传统铝合金更高，且锂元素的存在使得铝锂合金对挤压式的温度更为敏感，挤压后的表面质量差且难以连续[4]。

本文以2195 铝锂合金挤压成型过程为研究对象，使用Inspire Extrude 软件进行数值模拟，获得了不同挤压温度下稳定挤压阶段金属流动的速度场、温度场、应力和应变速率场的分布规律，并通过挤压实验对数值模拟结果进行了验证，为铝锂合金挤压工艺的方案设计提供了新的参考。

1 Inspire Extrude 有限元理论基础

铝合金的挤压加工是一种塑性变形的过程，变形过程非线性，是一个包含大变形、热量传递、多受力的多个变量交叉耦合的复杂过程[5]。在市面上主流的挤压仿真软件中，所采用的算法可以分为以下三种：Lagrange 法；Euler 法；任意拉格朗日-欧拉法（Arditrary Lagrange-Euler，ALE）法。

其中ALE 法结合了Lagrange 法和Euler 法的优点，使用ALE法进行仿真模拟，可以通过改变网格点与金属材料之间的指向关系，选择性的进行拉格朗日描述或欧拉描述。因此，ALE 法是目前运用最为广泛的金属挤压过程仿真方法之一[6]。

2 2195 铝锂合金挤压过程的模拟模型

2.1 流体模型：定义工作带长度4mm，型材长度12mm；定义棒料长度300mm，棒料直径90mm，挤压筒直径95mm。

2.2 材料模型：本文设定的2195 铝锂合金本构模型方程为：