連鑄AZ31鎂合金成形性能及內(nèi)齒輪精密成形研究.pdf

1、由于鎂合金具有較高的比剛度、比強度和良好的電磁屏蔽性、減振性能及散熱性能，因此在航空航天、汽車工業(yè)和3C產(chǎn)品領域有著廣闊的應用前景。鎂合金常溫下的塑性變形能力較差，難以通過傳統(tǒng)的擠壓、沖壓成形技術進行大批量生產(chǎn)，這就大大限制了鎂合金在結構領域內(nèi)的應用。但鎂合金的塑性隨溫度的升高而顯著改善，這就使鎂合金在高溫下通過鍛壓成形和超塑成形來生產(chǎn)所需的零件成為可能。 本文的目的是通過對連鑄AZ31鎂合金在不同變形條件下的單向拉伸和壓縮行為

2、、微觀組織演變及成形性能的研究，在建立的組織演變模型和應力—應變模型的基礎上，對鎂合金在典型傳動零件—直齒內(nèi)齒輪精鍛成形的過程和內(nèi)部組織變化進行數(shù)值模擬。同時利用自己設計的模具進行實際成形研究，探索在復雜成形過程中鎂合金的流動和組織演變規(guī)律，確定使鎂合金獲得良好變形性能的工藝條件，從而為鎂合金精密塑性成形技術的發(fā)展和應用提供可靠的依據(jù)。為此，本文著重進行了以下幾個方面的研究： 采用某鎂合金廠生產(chǎn)的連鑄AZ31鎂合金，在300～4

3、50℃的溫度范圍和4.25×10-4s-1～1.0×10-2s-1的應變速率范圍內(nèi)，通過單向拉伸試驗研究了連鑄AZ31鎂合金在高溫下的塑性及超塑變形行為，計算了不同變形溫度下表征晶界滑移難易程度的閥應力值和不同溫度下的變形激活能。通過金相顯微鏡和掃描電鏡觀察、分析了超塑變形后試樣金相組織和斷口特征。結果表明：在300～450℃，應變速率ε低于1.0×10-3s-1的情況下，連鑄ZA31鎂合金開始表現(xiàn)出超塑性；在400℃，應變速率ε為4.

4、25×10-4s-1時，延伸率達到了200％，應變速率敏感性指數(shù)m為0.41。用光學顯微鏡觀察變形前后的拉伸試樣的金相組織發(fā)現(xiàn)：試樣的初始晶粒尺寸約為25μm，在變形之后頸縮區(qū)域的晶粒長大現(xiàn)象不是很明顯，晶粒沿著變形方向有所伸長，但晶粒形狀基本保持為等軸狀。動態(tài)連續(xù)再結晶是實現(xiàn)該合金超塑變形的重要軟化機制和晶粒穩(wěn)定機制。 在200～450℃溫度范圍內(nèi)，多種應變速率下對標準試樣進行了壓縮實驗，得到了連鑄AZ31鎂合金壓縮的流變應力

5、曲線；并綜合考慮應變軟化和應變速率硬化因素，提出了適合連鑄AZ31鎂合金的流變數(shù)學模型。與實驗結果的對比表明：該模型能較準確地反映合金變形過程中的應力變化趨勢，為以后的成形和組織演變數(shù)值模擬提供了依據(jù)。 在上述實驗的基礎上，分別對連鑄AZ31鎂合金精密等溫鍛造成形內(nèi)直齒輪的充填過程和成形過程中的微觀組織演變進行了數(shù)值模擬，為實際模具參數(shù)的選取和設計以及了解成形零件的內(nèi)部組織和性能提供了依據(jù)。 根據(jù)作者提出的內(nèi)直齒輪兩段成