體積效應(yīng)及熱加工參數(shù)對AZ31塑性變形影響的研究.pdf

1、大量生產(chǎn)實踐表明，金屬的塑性變形行為與其體積（尺寸）有關(guān)。例如，變形體體積增大時，由于內(nèi)部組織不均勻程度以及可能的缺陷增加，塑性變形時易出現(xiàn)裂紋；同時，由于相對表面積減小，外摩擦引起的三向壓應(yīng)力狀態(tài)就較弱，導(dǎo)致塑性降低。但現(xiàn)有研究（包括材料性能測試的標準實驗）大都在特定的尺寸范圍對材料塑性變形進行研究，較少或沒有考慮體積效應(yīng)的影響。為此，本文主要以熱壓縮實驗為基礎(chǔ)，以期從宏觀和微觀的多尺度分析體積效應(yīng)以及熱加工參數(shù)對AZ31熱塑性變形的

2、影響。
　　熱壓縮實驗的試樣尺寸為Φ6mm、Φ10mm、Φ14mm。根據(jù)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，建立變參數(shù) Arrhenius流變應(yīng)力模型，基于動態(tài)材料模型（DMM）構(gòu)建加工圖，利用元胞自動機模擬不同體積AZ31試樣晶粒長大過程。主要結(jié)論如下：
　?、倭髯儜?yīng)力曲線顯示AZ31對變形溫度、應(yīng)變速率的敏感性；硬化率曲線能夠直觀的反映內(nèi)部組織演化規(guī)律；AZ31變參數(shù)Arrhenius雙曲正弦流變應(yīng)力模型能夠準確的預(yù)測流變應(yīng)力值；

3、>　?、诜治靓?0mm試樣在不同應(yīng)變條件下加工圖，發(fā)現(xiàn)加工圖輪廓不隨應(yīng)變的改變而改變，表明AZ31是對應(yīng)變不敏感材料；根據(jù)加工圖可以確定AZ31流變失穩(wěn)區(qū)和最優(yōu)加工區(qū)；
　　③不同尺寸試樣的流變應(yīng)力曲線表明：峰值應(yīng)力隨著試樣直徑的增大而增加；尺寸Φ14mm試樣曲線變化有別于其他尺寸，隨著變形溫度的增加，流變應(yīng)力曲線最后趨于平衡；不同尺寸試樣加工圖表明：流變失穩(wěn)區(qū)分布不同，且隨著尺寸減小流變失穩(wěn)區(qū)擴大；Φ6mm試樣在高溫壓縮后，試樣

4、側(cè)面出現(xiàn)裂紋；
　?、苣M分析體積效應(yīng)對變形體內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變分布影響很大；變形體直徑小于20mm，性能參數(shù)隨著變形體尺寸的改變變化較大；變形體直徑大于50mm，性能參數(shù)受尺寸因素的影響較小，相似變形體在相同的變形條件下發(fā)生塑性變形時，體積效應(yīng)對性能參數(shù)的影響規(guī)律是相似的；
　?、堇迷詣訖C模擬晶粒長大，發(fā)現(xiàn)應(yīng)變量較小時，體積效應(yīng)不明顯；隨著應(yīng)變量的增加，直徑尺寸越大追蹤點周圍晶粒尺寸變化越激烈，表明內(nèi)部微觀組織演變越激烈