AZ31鎂合金交替擠壓成形規(guī)律研究.pdf

1、鎂合金具有低密度、高比強(qiáng)度及良好的再循環(huán)利用特性等系列優(yōu)點(diǎn)，在輕量化、節(jié)能、環(huán)保等諸多方面受到青睞。室溫條件下，密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鎂合金塑性較差，嚴(yán)重限制了鎂合金的應(yīng)用。擠壓可以令金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，能夠充分發(fā)揮它們的塑性，進(jìn)而獲得較細(xì)的晶粒組織結(jié)構(gòu)和很好的力學(xué)性能。因此，擠壓工藝特別適于鎂合金的制備和加工。
　　節(jié)能減排、提高制品性能是擠壓工藝不斷改進(jìn)及創(chuàng)新過程中長期關(guān)注的研究熱點(diǎn)方向之一，為此，本文提出了一種新型擠壓

2、方法-交替擠壓(AE)。交替擠壓工藝突破了傳統(tǒng)金屬擠壓工裝制造中沖頭為整體的設(shè)計(jì)理念，將其制成分體結(jié)構(gòu)形式，即用兩個(gè)或兩個(gè)以上的分體沖頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)在擠壓過程中交替下行加載。盡管不同分體沖頭交替下行加載對生產(chǎn)效率有些影響，但卻收到了降低載荷和細(xì)化晶粒的實(shí)效。
　　本文采用數(shù)值模擬與工藝實(shí)驗(yàn)相結(jié)合法，剖析了交替擠壓與常規(guī)擠壓在流動(dòng)行為、變形特征及載荷變化等方面的異同;利用金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及電子背散

3、射技術(shù)(EBSD)等手段，深入研究了不同擠壓條件下晶粒尺寸的變化、斷口形貌等。結(jié)果表明:交替擠壓能顯著降低擠壓過程中的載荷值;并可改變擠壓過程中各部位金屬的流動(dòng)順序及模式，促使擠出流動(dòng)均勻性的提高;經(jīng)過交替擠壓工藝后，織構(gòu)的類型發(fā)生了改變，同時(shí)織構(gòu)具有減弱的趨勢，有利于削弱材料的各向異性。在擠壓溫度350℃、總擠壓比為6和11的情況下，交替擠壓可以顯著細(xì)化晶粒，將原始坯料的平均晶粒尺寸，從385μm分別細(xì)化至6.5μm和5.3μm，并且

4、晶粒細(xì)化能力隨著擠壓比的增加而增大;與此同時(shí)，經(jīng)過交替擠壓后，原始坯料的斷裂方式發(fā)生改變，由脆性斷裂向韌性斷裂方向轉(zhuǎn)變。交替擠壓工藝還能使晶粒的位向發(fā)生改變，大角度晶界數(shù)量增加，有利于非基面滑移系的激活，有助于提高鎂合金的塑性。
　　盡管交替擠壓中單道次內(nèi)實(shí)際的擠壓比減小了，但不同沖頭交替加載時(shí)在交界面處可產(chǎn)生附加剪切應(yīng)力，對微觀組織及綜合性能有重要影響。最后利用響應(yīng)面方法，優(yōu)化AZ31鎂合金交替擠壓成形工藝，并驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性