本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度鎂合金超塑性成型及組織與性能研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代交通運(yùn)輸裝備對(duì)節(jié)能、減排以及環(huán)保要求的日益提高,鎂合金逐漸以其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高阻尼、資源廣泛和易回收等優(yōu)勢(shì),在交通運(yùn)輸裝備和3C等輕量化制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,已表現(xiàn)出明顯的“以鎂代鋼、以鎂代鋁”的趨勢(shì)。當(dāng)前鎂合金已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外材料領(lǐng)域研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn),作為鎂資源大國(guó),我們應(yīng)該抓住時(shí)代戰(zhàn)略機(jī)遇將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。本文以MB350和KBM10兩種新設(shè)計(jì)的AZ系鎂合金材料為對(duì)象,通過(guò)OM、SEM、XRD、力學(xué)性能測(cè)試等于段系統(tǒng)研究了其室溫、高溫力學(xué)性能及微觀組織演變。優(yōu)化材料后,對(duì)鑄態(tài)KBM10鎂合金進(jìn)行高溫壓縮實(shí)驗(yàn),獲得壓縮流變應(yīng)力曲線。通過(guò)Deform-3D數(shù)值模擬鍛造過(guò)程,結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件,在壓力機(jī)上完成大尺寸KBM10鎂合金的多向鍛造實(shí)驗(yàn)和過(guò)渡車(chē)鉤的超塑性模鍛成型實(shí)驗(yàn)。最后對(duì)車(chē)鉤初成品進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。本課題獲得的研究成果如下：鑄態(tài)MB350鎂合金α-Mg基體組織粗大,平均晶粒尺寸為350μmm,第二相分布于晶界和晶粒內(nèi)。鑄態(tài)MB350鎂合金室溫拉伸抗拉強(qiáng)度為165MPa,延伸率為7.5%。擠壓后a-Mg晶粒顯著細(xì)化,平均晶粒尺為15μm,其抗拉強(qiáng)度達(dá)到296MPa,延伸率達(dá)到20.1%。鑄態(tài)材料的較佳熱處理參數(shù)為固溶(440℃,4h),時(shí)效(170℃,28h),擠壓態(tài)材料較佳參數(shù)為170℃,24h時(shí)效。MB350鎂合金在溫度350℃-450℃,應(yīng)變速率10-4-10-2s-1范圍內(nèi)進(jìn)行高溫拉伸。結(jié)果表明,在高溫拉伸條件下,合金的屈服應(yīng)力和流動(dòng)應(yīng)力顯著降低,塑性顯著提高。在變形開(kāi)始階段,應(yīng)力迅速上升,在達(dá)到峰值應(yīng)力后開(kāi)始下降,逐漸進(jìn)入穩(wěn)態(tài)流動(dòng),即表現(xiàn)出了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。當(dāng)溫度一定時(shí),流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的升高而增大；當(dāng)應(yīng)變速率一定時(shí),流變應(yīng)力隨溫度的升高而減小。結(jié)合擠壓態(tài)MB350的高溫拉伸數(shù)據(jù),建立了基于雙曲正弦模型的本構(gòu)方程,其中應(yīng)力指數(shù)n=3.286,激活能Q=238KJ/mol,經(jīng)檢驗(yàn)該本構(gòu)方程的平均誤差為4.86%。鑄態(tài)KBM10鎂合金高溫壓縮實(shí)驗(yàn)得出該材料的壓縮流變曲線,材料流動(dòng)應(yīng)力隨溫度升高和應(yīng)變速率的降低而降低,為正應(yīng)變速率敏感材料。利用Deform-3D軟件對(duì)尺寸為0305×193mm的KBM10鎂合金進(jìn)行三維成型數(shù)值模擬,通過(guò)四道次模擬壓縮,材料形狀由圓柱體變?yōu)殚L(zhǎng)方體,形狀及尺寸均滿足車(chē)鉤模鍛所需。結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)行了多向鍛造工藝優(yōu)化,得到性能優(yōu)異的車(chē)鉤預(yù)鍛件,其抗拉強(qiáng)度為255MPa,屈服強(qiáng)度為130MPa,延伸率為6%。將熱加工的安全工藝參數(shù)應(yīng)用于KBM10鎂合金車(chē)鉤的試制,生產(chǎn)出鎂合金過(guò)渡車(chē)鉤試驗(yàn)件。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 超塑性 三維塑性成型數(shù)值模擬 本構(gòu)方程
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景13
• 1.2 超塑性應(yīng)用的發(fā)展概況13-15
• 1.3 超塑性的變形特點(diǎn)及微觀機(jī)理15
• 1.3.1 分類(lèi)及變形特點(diǎn)15
• 1.3.2 超塑性變形微觀機(jī)理15
• 1.4 鎂合金超塑性變形特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 鎂合金超塑性變形特點(diǎn)16
• 1.4.2 鎂合金超塑性研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 鎂合金多向鍛造研究進(jìn)展17-18
• 1.5.1 多向鍛造工藝特點(diǎn)17-18
• 1.5.2 多向鍛造的影響因素18
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線18-20
• 1.6.1 研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.6.2 技術(shù)路線19-20
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法20-24
• 2.2.1 擠壓實(shí)驗(yàn)20
• 2.2.2 熱處理實(shí)驗(yàn)20-21
• 2.2.3 拉伸實(shí)驗(yàn)21
• 2.2.4 高溫力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)21-22
• 2.2.5 多向鍛造實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.2.6 掃描電鏡形貌觀察23
• 2.2.7 顯微組織觀察23-24
• 第3章 MB350鎂合金微觀組織及力學(xué)性能24-46
• 3.1 引言24
• 3.2 鑄態(tài)MB350鎂合金的微觀組織及力學(xué)性能24-27
• 3.2.1 鑄態(tài)MB350鎂合金的微觀組織24-25
• 3.2.2 MB350鎂合金物相分析25-26
• 3.2.3 鑄態(tài)MB350室溫力學(xué)性能26-27
• 3.3 熱處理對(duì)鑄態(tài)MB350組織及性能的影響27-29
• 3.3.1 鑄態(tài)MB350鎂合金的固溶處理27-28
• 3.3.2 鑄態(tài)MB350鎂合金的時(shí)效處理28-29
• 3.3.3 鑄態(tài)MB350熱處理后的室溫力學(xué)性能29
• 3.4 擠壓態(tài)MB350的微觀組織及力學(xué)性能29-31
• 3.4.1 擠壓態(tài)MB350鎂合金的微觀組織29-30
• 3.4.2 擠壓態(tài)MB350鎂合金的室溫力學(xué)性能30-31
• 3.5 熱處理對(duì)擠壓態(tài)MB350的影響31-35
• 3.5.1 熱處理對(duì)擠壓態(tài)MB350微觀組織的影響31-34
• 3.5.2 熱處理對(duì)擠壓態(tài)MB350的室溫力學(xué)性能的影響34-35
• 3.6 擠壓態(tài)MB350的高溫力學(xué)性能及組織演變35-41
• 3.6.1 擠壓態(tài)MB350高溫單向拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-36
• 3.6.2 擠壓態(tài)MB350高溫拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析36-39
• 3.6.3 擠壓態(tài)MB350鎂合金高溫拉伸過(guò)程的組織演變39-41
• 3.7 擠壓態(tài)MB350的高溫拉伸本構(gòu)關(guān)系的建立41-46
• 3.7.1 概述41
• 3.7.2 本構(gòu)方程的建立41-44
• 3.7.3 誤差檢驗(yàn)44-46
• 第4章 KBM10鎂合金高溫壓縮變形組織及性能46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 材料優(yōu)化選擇46-47
• 4.3 固溶處理對(duì)KBM10鎂合金微觀組織的影響47-48
• 4.4 高溫壓縮流變應(yīng)力曲線48-50
• 4.5 高溫壓縮本構(gòu)方程50-52
• 4.6 KBM10鎂合金的熱加工圖52-53
• 4.7 高溫壓縮組織演變53-55
• 第5章 多向鍛造模擬及鍛后組織與性能研究55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 Deform-3D模擬前處理55-59
• 5.2.1 材料庫(kù)的建立55-56
• 5.2.2 模型的建立56
• 5.2.3 網(wǎng)格劃分56-57
• 5.2.4 模擬控制的設(shè)定57
• 5.2.5 接觸條件的設(shè)定57-58
• 5.2.6 材料屬性的設(shè)定58
• 5.2.7 檢查并生成數(shù)據(jù)庫(kù)58-59
• 5.3 Deform-3D模擬后處理59-60
• 5.4 多向鍛造工藝優(yōu)化60-62
• 5.5 鎂合金過(guò)渡車(chē)鉤超塑性成型及組織與力學(xué)性能研究62-65
• 結(jié)論65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張少卿;MB15鎂合金的相組成及其微觀形態(tài)[J];金屬學(xué)報(bào);1989年05期

2 陳拂曉,楊蘊(yùn)林,上官林建,馬洪濤,柏奇志;MB26鎂合金的超塑性與超塑擠壓研究[J];熱加工工藝;2001年04期

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本文編號(hào)：1107815