稀土鎂合金大型構(gòu)件循環(huán)鐓擠預(yù)成形改性研究.pdf

1、作為大型設(shè)備的核心部件，大型構(gòu)件工況特殊，受力復(fù)雜，質(zhì)量要求嚴(yán)格，對(duì)力學(xué)性能提出了更高的要求。在各種成形方法中，塑性變形工藝能夠有效提升工件力學(xué)性能，而循環(huán)鐓擠作為一種大塑性變形工藝，具有顯著改善工件組織均勻性和提升力學(xué)性能的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于性能要求較高的大型構(gòu)件，使用循環(huán)鐓擠的方法進(jìn)行預(yù)成形改性，使其在終成形前達(dá)到細(xì)化晶粒尺寸，提升力學(xué)性能的目的。本文以成形Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金大型構(gòu)件為背景，對(duì)該合金多道次循環(huán)

2、鐓擠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)研究了多道次循環(huán)鐓擠工藝對(duì)應(yīng)變量，力學(xué)性能，微觀組織和均勻性的影響。
　　研究了多道次循環(huán)鐓擠對(duì)Mg-13 Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金室溫力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨著循環(huán)鐓擠變形道次的增加，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，延伸率出現(xiàn)先上升，后下降，再上升的變化趨勢(shì)，第二相的析出是延伸率下降的主要誘因，合金4道次變形后抗拉強(qiáng)度和延伸率達(dá)到了364MPa和10.32％，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為鑄

3、態(tài)時(shí)的1.68倍和2.06倍。另一方面，隨著循環(huán)鐓擠變形道次的增加，合金的硬度值逐漸增大，1-3道次變形過(guò)程中，合金不同部位的硬度值曲線呈現(xiàn)出明顯的發(fā)散狀態(tài)，不均勻分布現(xiàn)象顯著，4道次變形后硬度值曲線開(kāi)始集束且基本與平均硬度值曲線相重合;力學(xué)性能均勻性獲得顯著提高。
　　通過(guò)研究Mg-13 Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金循環(huán)鐓擠變形后的微觀組織，發(fā)現(xiàn)循環(huán)鐓擠變形對(duì)合金具有強(qiáng)烈的細(xì)化作用，隨著變形道次的增加，合金的細(xì)化效率

4、逐漸降低，平均晶粒尺寸由50.6um細(xì)化到7.5um，晶粒尺寸數(shù)值跨度從l道次的27-38um，降低至4道次的7.2-9.8um，組織均勻性獲得顯著提高。同時(shí)，擠壓溫度的降低造成了第二相的大量析出，阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。在細(xì)晶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化的共同作用下，合金的力學(xué)性能得到顯著提高。
　　使用有限元模擬軟件對(duì)多道次循環(huán)鐓擠進(jìn)行了模擬，揭示了變形過(guò)程中不同場(chǎng)變量的分布情況，結(jié)果顯示，等效應(yīng)力場(chǎng)的分布從縮頸區(qū)向頂部和底部逐級(jí)遞減。在變

5、形初期，工件應(yīng)變由內(nèi)而外存在明顯的應(yīng)變梯度，其中表面應(yīng)變最大，為7.3，底部應(yīng)變最小，為1.21，應(yīng)變差值達(dá)到了6.09，應(yīng)變分布不均勻，隨著變形道次的增加，在累積應(yīng)變的作用下，工件的大應(yīng)變區(qū)域和應(yīng)變均勻性區(qū)域在擴(kuò)大;4道次變形后，工件不同部位的等效應(yīng)變值范圍達(dá)到了10.5-12.5，應(yīng)變不均勻參數(shù)C值由2.481降低到0.151，應(yīng)變均勻性獲得顯著提升。5-6道次變形后，工件應(yīng)變均勻性沒(méi)有進(jìn)一步改善。
　　通過(guò)本文的研究，掌握了