本文選題：ZK60鎂合金 + ECAP-FE工藝　； 參考：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鎂合金因本身具有的特殊性能而被譽(yù)為“最具發(fā)展前途的新型材料”,已成為學(xué)者研究的焦點(diǎn)。但鎂合金六方晶體結(jié)構(gòu)的滑移系少,塑性成形能力差,導(dǎo)致加工困難。雖然傳統(tǒng)大塑性變形工藝在細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制層面得到認(rèn)可,但是仍存在單道次擠壓后材料的變形量小、晶粒細(xì)化程度有限以及工藝復(fù)雜等缺陷,限制了鎂合金的規(guī)�；褂谩Ｔ诩�(xì)晶強(qiáng)化方面,ECAP(Equal Channel Angular Pressing)工藝由單純的改變模具結(jié)構(gòu)、擠壓路徑及擠壓道次等因素過(guò)渡到與其他變形方式復(fù)合來(lái)提升細(xì)晶程度,與傳統(tǒng)大變形技術(shù)相比,復(fù)合成形工藝被認(rèn)為是一種更為有效的方法,也克服了傳統(tǒng)技術(shù)的不足而提出的新的擠壓方法。本次提及的新型大塑性變形工藝ECAP-FE(Equal Channel Angular Pressing-Forward Extrusion,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ECAP-FE)是由等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)與正擠壓(FE)結(jié)合而成,即在等通道轉(zhuǎn)角擠壓的水平通道處連接相同橫截面尺寸的正擠壓通道來(lái)增加單道次擠壓變形量,從而達(dá)到晶粒細(xì)化,力學(xué)性能提高的目的。首先,根據(jù)ECAP-FE工藝成形原理設(shè)計(jì)出復(fù)合模具結(jié)構(gòu),并借助DEFORM軟件平臺(tái),對(duì)ECAP-FE工藝與傳統(tǒng)ECAP、FE工藝進(jìn)行等效應(yīng)變的對(duì)比分析,論證了新工藝在應(yīng)變累積方面的優(yōu)勢(shì);然后在前處理模塊合理設(shè)定的基礎(chǔ)上,對(duì)ZK60鎂合金ECAP-FE成形中的應(yīng)力應(yīng)變、載荷變化、微觀組織等場(chǎng)量進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了其成形特點(diǎn)、場(chǎng)量分布規(guī)律,預(yù)測(cè)了新工藝對(duì)組織的細(xì)化效果,為研究實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。最后根據(jù)單因素法,分別利用不同過(guò)渡距離、模面角、擠壓比、擠壓溫度及摩擦因子創(chuàng)建了多組有限元模型,并以等效應(yīng)變、載荷大小及應(yīng)變不均勻系數(shù)作為衡量模具結(jié)構(gòu)與成形工藝參數(shù)對(duì)ECAP-FE變形影響的標(biāo)準(zhǔn),可以發(fā)現(xiàn)載荷及應(yīng)變會(huì)隨著模面角或擠壓比的增加而增大,并且增大擠壓比可減小應(yīng)變不均勻系數(shù),而過(guò)渡距離的增加只會(huì)延遲載荷變化的時(shí)間點(diǎn);此外摩擦因子的增大會(huì)使載荷及等效應(yīng)變?cè)龃?并且摩擦因子從0.4增至0.6時(shí),應(yīng)變不均勻系數(shù)出現(xiàn)上升趨勢(shì),表明較大摩擦不利于應(yīng)變的均勻性分布。
[Abstract]:Magnesium alloy has been regarded as "the most promising new material" because of its special properties, which has become the focus of scholars. However, the slip system of hexagonal crystal structure of magnesium alloy is few and the forming ability of magnesium alloy is poor. Although the traditional large plastic deformation process has been accepted in fine grain strengthening mechanism, there are still some defects such as small deformation amount, limited grain refinement and complex processing after single pass extrusion, which limits the large-scale application of magnesium alloys. In the aspect of fine grain strengthening, the ECAP equal Channel Angular Pressing) process changes the die structure, the extrusion path and the extrusion path secondary to the other deformation ways to improve the degree of fine grain, compared with the traditional large deformation technology. The compound forming process is considered to be a more effective method and a new extrusion method which overcomes the shortcomings of the traditional technology. The new large plastic deformation process named ECAP-FE(Equal Channel Angular Pressing-Forward extension (hereinafter referred to as ECAP-FEP) is a combination of equal channel angular extrusion (ECAP) and forward extrusion (FEE). In order to increase the deformation of single pass extrusion, the grain refinement and mechanical properties can be improved by connecting the positive extrusion channel with the same cross section size at the horizontal channel of equal channel angular extrusion. Firstly, according to the forming principle of ECAP-FE process, the compound die structure is designed, and the comparative analysis of equivalent strain between ECAP-FE process and traditional ECAP PFE process is carried out with the help of DEFORM software platform, and the advantages of the new process in strain accumulation are demonstrated. Then, on the basis of reasonable setting of pre-processing module, the stress and strain, load change and microstructure of ZK60 magnesium alloy in ECAP-FE forming are numerically simulated, and the forming characteristics and distribution law of the field amount are studied. The effect of the new process on microstructure refinement was predicted, which laid a solid theoretical foundation for the research and experiment. Finally, according to the single factor method, several finite element models are established by using different transition distance, die angle, extrusion ratio, extrusion temperature and friction factor, and the equivalent strain is used. The influence of die structure and forming process parameters on ECAP-FE deformation can be measured by load size and strain non-uniformity coefficient. It can be found that load and strain increase with the increase of die angle or extrusion ratio. Moreover, increasing extrusion ratio can decrease the coefficient of strain inhomogeneity, but the increase of transition distance will only delay the time point of load change, in addition, the increase of friction factor will increase the load and equivalent strain, and the friction factor will increase from 0.4 to 0.6. The increasing trend of the coefficient of strain inhomogeneity indicates that the larger friction is not conducive to the distribution of strain uniformity.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG379

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本文編號(hào)：1968742