【摘要】：隨著我國環(huán)境問題的日益突出,工業(yè)上對汽車、軌道交通、航空航天、船舶等行業(yè)的節(jié)能減排需求不斷提高,交通載體的輕量化設(shè)計已經(jīng)成為了重要的發(fā)展趨勢和研究熱點。鎂合金材料作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有比強度高、比剛度高、易切削加工、易回收等優(yōu)點,在工程應(yīng)用中得到了越來越多的關(guān)注。然而,鎂合金材料為密排六方結(jié)構(gòu),其室溫下塑性加工性能較差。因此,目前鎂合金的塑性成形工藝主要以熱變形為主,如熱軋制、熱鍛和熱擠壓等。在上述熱成形工藝中,熱擠壓成形具有經(jīng)濟、方便、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點,而且所獲得的鎂合金型材擁有良好的微觀組織和力學(xué)性能。分流模擠壓是生產(chǎn)空心類鎂合金型材的主要方式。分流模擠壓過程中,材料經(jīng)歷分流、焊合、擠出等過程,材料的流動和微觀組織的演變比較復(fù)雜,而且將在型材整個長度上形成若干條縱向焊縫。目前,國內(nèi)外關(guān)于鎂合金擠壓成形的研究主要集中在平模擠壓,而較少的關(guān)注了鎂合金分流模的擠壓成形,尚未明確分流模擠壓過程中鎂合金微觀組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律。針對以上問題,本文以AZ31鎂合金為研究對象,開展了分流模擠壓實驗和相關(guān)的數(shù)值模擬工作,對鎂合金分流模擠壓工藝及擠出型材的微觀組織和力學(xué)性能進行了深入研究。本文主要研究內(nèi)容包括以下三個方面:(1)在380 ℃溫度和0.1 mm/s擠壓速度的條件下,開展了 AZ31鎂合金分流模擠壓實驗,實驗后將模具型腔內(nèi)的材料取出�；贒eform3D數(shù)值模擬結(jié)果,獲得了焊縫區(qū)和基體區(qū)的流線位置,并在兩條流線上各選取了若干個特征點進行微觀組織表征�；谝陨辖Y(jié)果,深入分析了焊縫區(qū)和基體區(qū)流線上AZ31鎂合金材料的晶粒形貌、晶粒尺寸、織構(gòu)等微觀組織的演變規(guī)律。(2)在不同溫度條件下,開展了 AZ31鎂合金分流模擠壓實驗,對擠出型材進行了微觀組織觀察,并利用拉伸試驗對型材的焊縫質(zhì)量進行了表征。基于Deform3D的模擬結(jié)果,對型材微觀組織的分布特點進行了合理的解釋,進而利用Q準(zhǔn)則和J準(zhǔn)則對型材焊縫質(zhì)量進行預(yù)測與評估。結(jié)合微觀組織、拉伸試驗和數(shù)值模擬等結(jié)果,提出了型材的力學(xué)性能不僅和焊合質(zhì)量有關(guān),而且和焊縫區(qū)的微觀組織有很大的關(guān)系。(3)利用鑄造態(tài)、均質(zhì)態(tài)和擠壓態(tài)AZ31鎂合金作為初始坯料,開展了分流模擠壓實驗。對所獲得的擠出型材進行微觀組織分析和力學(xué)性能測試,研究發(fā)現(xiàn),第二相粒子在分流模擠壓過程中能明顯促進鎂合金的動態(tài)再結(jié)晶過程,從而起到細(xì)化晶粒和弱化織構(gòu)的效果。由于鑄態(tài)坯料的擠出型材具有明顯細(xì)化的晶粒和弱化的變形織構(gòu),該型材表現(xiàn)出更加優(yōu)良的力學(xué)性能。
【圖文】：

逑壓筒、分流孔、焊合室、工作帶等位置處的材料進行微觀組織表征和分析。因此，，逡逑在模具冷卻后，利用鉆取、線切割等方法將模具型腔內(nèi)的殘余金屬取出。圖２－２逡逑給出了所取出的模具型腔內(nèi)的殘余金屬，從左至右為擠壓方向。逡逑Ｉ－一＇逡逑邐？ＥＤ逡逑圖２－２剖取的模具內(nèi)坯料金屬的宏觀圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｍａｃｒｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ｒｅｓｅｒｖｅｄ邋ｍａｔｅｒｉａｌ邋ｉｎｓｉｄｅ邋ｔｈｅ邋ｄｉｅ邋ｃａ＼邋ｉｔ＼７．逡逑分流模擠壓過程中，材料經(jīng)歷微鐓粗、分流、焊合、擠出等多個階段，材料逡逑的流動行為和變形規(guī)律比較復(fù)雜，并且存在嚴(yán)重的變形不均勻性。為了研宄不同逡逑材料流動路徑條件下微觀組織的演變機理，本文選取了兩條金屬流線進行重點分逡逑析。如圖２－３所示，靠近焊縫處的流線和遠(yuǎn)離焊縫處的流線分別命名為ＷＺＬ逡逑（Ｗｅｌｄｉｎｇ邋Ｚｏｎｅ邋Ｌｉｎｅ）和邋ＭＺＬ邋（Ｍａｔｒｉｘ邋Ｚｏｎｅ邋Ｌｉｎｅ）。兩條流線在分流模擠壓過逡逑程中不交叉且保持在一定距離，并且兩條流線上的材料流動變形狀態(tài)存在明顯差逡逑別。ＷＺＬ流線因靠近分流橋而有更長的變形路徑，并且在分流焊合過程中經(jīng)歷逡逑了更為劇烈的剪切變形。因此

坯料則應(yīng)變速率較小。此外，在焊合階段，流動坯料的應(yīng)變速率呈現(xiàn)出先上升后逡逑下降的梯度變化的趨勢。這說明，分流模擠壓的焊合階段是一個坯料金屬發(fā)生劇逡逑烈塑性變形的過程。從圖２－６邋（ｂ）中可以看出，擠出型材的焊縫處具有更高的等逡逑效應(yīng)變，并且等效應(yīng)變沿垂直于焊合面的橫向呈現(xiàn)梯度性下降分布。這是因為沿逡逑焊縫流線方向的鎂合金坯料相較于沿基體區(qū)流線的坯料發(fā)生了更為劇烈剪切塑逡逑性變形并積累了更多的等效應(yīng)變，因此，其所積累的等效應(yīng)變更大。逡逑Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｒａｔｅ邐Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ邋ｓｔｒａｉｎ逡逑０．０５００邋＿邐１０．０邋ｍ逡逑５．００邋｜逡逑°－０，２５ｌ邐２－５０ｌ邐１１１逡逑０．００６３１邐１．２５邋Ｉ逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２－６分流模擠壓過程材料的等效應(yīng)變速率及等效應(yīng)變分布的數(shù)值模擬結(jié)果逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－６邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｆｆｅｃｔｉ＼邋ｅ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｒａｔｅ邋ａｎｄ邋ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｐｏｒｔｈｏｌｅ邋ｄｉｅ邋ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ逡逑ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｂｔａｉｎｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｎｕｍｅｒｉｃａｌ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．逡逑２．５實驗結(jié)果與分析逡逑２．５．１均質(zhì)態(tài)ＡＺ３１鎂合金微觀組織逡逑鑄造態(tài)和均質(zhì)態(tài)ＡＺ３１鎂合金材料經(jīng)過拋光腐蝕后，對其微觀組織進行了金逡逑相觀察，結(jié)果如圖２－７所示。從圖中可以看出，鑄態(tài)組織中可見粗大的直徑約為逡逑１００邋ｊａｍ的等軸晶，在晶粒邊界和晶粒內(nèi)部分布著粗大的直徑約為２￣１０邋｜ａｍ的圓逡逑形第二相粒子。根據(jù)前人的研宄
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22;TG379

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 丁文江;付彭懷;彭立明;蔣海燕;王迎新;吳國華;董杰;郭興伍;;先進鎂合金材料及其在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];航天器環(huán)境工程;2011年02期

2 王錦紅;夏偉;周照耀;;AZ31鎂合金熱軋制工藝及數(shù)值模擬研究[J];現(xiàn)代制造工程;2009年12期

3 王忠堂;張士宏;齊廣霞;王芳;李艷娟;;AZ31鎂合金熱變形本構(gòu)方程[J];中國有色金屬學(xué)報;2008年11期

4 陳廣森;吳國華;王迎新;丁文江;;鎂合金精密成形技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報;2008年07期

5 彭岳華;;鎂合金材料在汽車中的應(yīng)用[J];汽車與配件;2008年20期

6 鐘皓;陳琪;閆蘊琪;張慧;翁文憑;;AZ31鎂合金的熱擠壓組織與力學(xué)性能分析[J];輕金屬;2007年03期

7 曹磊,丁漢林,劉六法;鎂合金超塑性研究[J];輕合金加工技術(shù);2005年10期

8 丁文斌,蔣海燕,曾小勤,姚壽山;鎂合金焊接技術(shù)研究進展[J];輕合金加工技術(shù);2005年08期

9 陳禮清 ,趙志江;從鎂合金在汽車及通訊電子領(lǐng)域的應(yīng)用看其發(fā)展趨勢[J];世界有色金屬;2004年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李娜麗;初始組織及變形條件對AZ31鎂合金熱擠壓組織和織構(gòu)演變的影響研究[D];重慶大學(xué);2013年

本文編號：2604267