ZK60鎂合金棒材熱擠壓工藝研究.pdf

1、鎂合金作為最輕的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，商業(yè)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色結(jié)構(gòu)材料”。ZK60鎂合金作為鎂合金中強(qiáng)度最高的變形鎂合金更是備受關(guān)注，但是鎂合金在室溫下塑性差，變形困難，制約鎂合金的進(jìn)一步應(yīng)用。所以本文從熱成形角度研究了工藝參數(shù)對ZK60鎂合金棒材擠壓件的微觀組織和力學(xué)性能影響。具體的研究成果如下:
　　1)研究ZK60鎂合金在不同溫度以及應(yīng)變速率下的高溫流變應(yīng)力的變化規(guī)律;觀察熱壓縮后的試樣的顯微組織，研究變形溫度

2、及應(yīng)變速率對ZK60鎂合金熱壓縮的微觀組織的影響規(guī)律。
　　2)基于唯象本構(gòu)模型，整理得到包含變形激活能、應(yīng)變速率、變形溫度且引入溫度補(bǔ)償Z參數(shù)的雙曲正弦形式的Arrhenius方程。
　　3)確定ZK60鎂合金發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界應(yīng)變，建立ZK60鎂合金的動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型和晶粒尺寸模型。
　　4)利用有限元軟件，模擬熱壓縮過程并驗(yàn)證所建立的本構(gòu)模型和再結(jié)晶模型的切實(shí)可靠性。制定了擠壓比為5、10、15，擠壓溫度5

3、23K、573K、623K下的九組工藝參數(shù)進(jìn)行有限元模擬。模擬了熱擠壓過程中的應(yīng)力場、應(yīng)變場變化并對比了不同擠壓工藝下的溫度場和應(yīng)變率場變化，分析了變形程度、應(yīng)變率和變形溫度對平均晶粒尺寸的影響，并最終確定了擠壓平均晶粒最小的一組擠壓工藝為擠壓比10，擠壓溫度523K。
　　5)設(shè)計(jì)并加工擠壓模具，對所模擬的九組工藝參數(shù)組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。觀察棒材擠壓方向和垂直擠壓方向的微觀組織差異。對擠壓后的棒材進(jìn)行室溫壓縮實(shí)驗(yàn)，對比擠壓后的鎂合金強(qiáng)

4、度，與有限元模擬出的平均晶粒尺寸規(guī)律相符。
　　6)對比不同擠壓工藝下的棒材微觀組織，擠壓比10，擠壓溫度573K的再結(jié)晶程度較高且高溫下再結(jié)晶晶粒長大的速度與變形細(xì)化晶粒的速度幾乎相同，組織大部分為均勻細(xì)小的等軸晶，故擠壓比10，擠壓溫度573K的壓縮強(qiáng)度最高，壓縮率最大;雖然擠壓比10，擠壓溫度523K的平均晶粒最小，但是由于其在低溫高應(yīng)變率下再結(jié)晶程度大，再結(jié)晶晶粒細(xì)小，組織相對不均勻。所以綜合模擬和實(shí)驗(yàn)得到九組工藝參數(shù)中材