鎂合金管材熱態(tài)內(nèi)壓成形失穩(wěn)行為研究.pdf

1、TK121國際圖書分類號:536.08工學(xué)博士學(xué)位論文鎂合金管材熱態(tài)內(nèi)壓成形失穩(wěn)行為研究博士研究生：湯澤軍導(dǎo)師：苑世劍申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2010年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)國內(nèi)圖書分類號：摘要摘要管材熱態(tài)內(nèi)壓成形是將模具和管材預(yù)熱到溫?zé)釥顟B(tài)，然后按照給定的加載路徑把管材成形為所需形狀的零件。它可以實(shí)現(xiàn)室溫塑性低比強(qiáng)度高的輕質(zhì)材料管材的成形，從而進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量。本文建

2、立了AZ31B鎂合金管材在150℃~300℃溫度范圍內(nèi)的本構(gòu)模型，提出并建立了預(yù)測管材軸向起皺時臨界應(yīng)力的理論模型，研究了AZ31B鎂合金管材在起皺過程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、皺紋幾何形狀和壁厚分布變化規(guī)律，研究了溫度、截面預(yù)成形和軸向補(bǔ)料預(yù)成形對AZ31B鎂合金管材破裂的影響規(guī)律，分析了在管材熱態(tài)內(nèi)壓成形過程中使用起皺件作為預(yù)成形坯及采用差溫成形非均勻壁厚鎂合金管材的變形機(jī)理。從室溫至300℃溫度區(qū)間、應(yīng)變速率從0.001s1到0.1s1的

3、條件下對AZ31B鎂合金無縫擠壓管材進(jìn)行了軸向拉伸試驗。結(jié)果表明：隨溫度升高或應(yīng)變速率降低，鎂合金管材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度降低，總延伸率增加，均勻延伸率先增大后減小，在175℃或在0.01s1的應(yīng)變速率下達(dá)到相對最大值。采用Beckofen方程擬合得到了AZ31B鎂合金管材的本構(gòu)方程，該方程可體現(xiàn)鎂合金管材流動應(yīng)力隨溫度升高而下降的趨勢。建立了管材在內(nèi)高壓成形過程中發(fā)生軸對稱起皺失穩(wěn)時臨界軸向應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型，該模型能綜合反映內(nèi)壓及應(yīng)力比

4、、管材幾何尺寸及材料性能、溫度場等對臨界起皺應(yīng)力的影響。參數(shù)分析的結(jié)果表明：當(dāng)臨界起皺應(yīng)力函數(shù)在可發(fā)生起皺的應(yīng)力比上限值處的偏導(dǎo)數(shù)為正時，臨界起皺應(yīng)力將隨應(yīng)力比的增大或內(nèi)壓的減小而增大，當(dāng)該偏導(dǎo)數(shù)為負(fù)時，臨界起皺應(yīng)力將先減小后增大。當(dāng)屈服強(qiáng)度和簡化模量的相對變化量為負(fù)時，臨界起皺應(yīng)力將隨之減小，當(dāng)該相對變化量為正時，臨界起皺應(yīng)力將隨之增大。研究了不同內(nèi)壓、不同補(bǔ)料量和不同溫度下AZ31B鎂合金管材起皺過程中的皺紋形狀和幾何尺寸、起皺位置