AZ31鎂合金熱變形行為與組織性能的研究.pdf

1、鎂及鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼減震性好、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽效果佳、機加工性能優(yōu)良、零件尺寸穩(wěn)定、易回收等優(yōu)點,在航空航天、汽車、計算機、電子、通訊和家電等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。 鎂合金具有較好的鑄造性能,目前鎂合金產(chǎn)品以壓鑄件居多,但與鑄造鎂合金相比,變形鎂合金晶粒細(xì)小,成分偏析低,具有較好的強度和塑性,是性能優(yōu)良的鎂合金,因此,鎂合金塑性成形工藝的研究已成為世界鎂工業(yè)中重要的方向。由于

2、鎂合金密排六方的晶體結(jié)構(gòu),常溫下塑性變形能力較差,加工成品率低,限制了其應(yīng)用。隨著溫度升高,原子振動幅度增大,會激活潛在的滑移面和滑移方向,使變形鎂合金塑性性能大大改善。 AZ31鎂合金具有良好的延展率和中等強度,是目前商業(yè)化應(yīng)用最普遍的鎂合金,適用于擠壓、鍛造、軋制等塑性成形工藝,本文采用實驗和數(shù)值模擬技術(shù),借助Gleeble-1500熱模擬機和ANSYS有限元分析軟件,并利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等實驗手段對AZ31鎂合

3、金擠壓棒材的熱塑性變形行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 采用熱模擬試驗機得到真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線,研究了變形溫度、應(yīng)變速率、變形量對材料流變應(yīng)力的影響規(guī)律,建立流變應(yīng)力本構(gòu)方程。峰值流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而降低,隨著應(yīng)變速率的升高而升高。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用線形回歸方法處理得到該材料的流變應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型,為計算機模擬提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：等溫條件下的流變應(yīng)力和應(yīng)變速率之間滿足雙曲正弦函數(shù),可用溫度補償因子Zener-Hollomon參數(shù)來描

4、述其高溫塑性變形過程中的流變應(yīng)力、應(yīng)變速率和溫度的相互關(guān)系。 采用剛塑性有限元的數(shù)值模擬方法,對鎂合金擠壓棒材擠壓過程進(jìn)行模擬,得到等效應(yīng)力、等效應(yīng)變和擠壓力分布曲線,該模擬結(jié)果表明：在擠壓過程中,變徑處是最大等效應(yīng)力的集中區(qū),在此處應(yīng)力最大,同時應(yīng)變也是最大。 最后進(jìn)行了鎂合金熱擠壓實驗,在擠壓溫度350℃,擠壓速率10mm/s,擠壓比9,擠壓前、后的棒材室溫拉伸性能、延伸率、室溫拉伸斷口及金相組織的變化,分析得出鎂合