【摘要】：傳統(tǒng)擠壓是目前最成熟的加工工藝,但是晶粒細(xì)化有限;等通道轉(zhuǎn)角擠壓是一種大塑性變形方法,合金在變形前須在模具內(nèi)預(yù)處理,之后進(jìn)行多道次擠壓,從而獲得超細(xì)晶;其方法不但可以細(xì)化晶粒同時(shí)弱化基面織構(gòu),但工藝復(fù)雜不能連續(xù)生產(chǎn)、成形尺寸有限;而熱擠會(huì)形成纖維狀組織和強(qiáng)烈的基面織構(gòu)、成形不均勻,從而使得薄管的強(qiáng)韌性和成形精度較差�；诖丝梢詷�(gòu)想將傳統(tǒng)擠壓與等徑角變形擠壓(Equal Channel Angular Extrusion,ECAE)綜合起來(lái)。于是項(xiàng)目提出一種鎂合金薄壁管材(Tube)的擠壓(Extrusion)剪切(Shear)復(fù)合短流程成形新技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)TES)。本文采用試驗(yàn)和有限元分析對(duì)TES變形過(guò)程進(jìn)行研究,重點(diǎn)研究TES變形過(guò)程中鎂合金的微觀組織和織構(gòu)、力學(xué)性能的演變。同時(shí)利用上述工藝通過(guò)模具設(shè)計(jì)、擠壓筒設(shè)計(jì)、擠壓桿設(shè)計(jì)及擠壓針設(shè)計(jì)等,加工出模具最終成功擠出鎂合金薄壁管材。本論文采取Gleeble-1500D熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)AZ31鎂合金進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn),從得到的數(shù)據(jù)中繪制AZ31鎂合金流動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,為DEFORM-3D有限元模擬軟件提供材料支撐;通過(guò)不同擠壓比16.8、9.33、6.88的等效應(yīng)變模擬值與理論值進(jìn)行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其值大小基本一致、變化趨勢(shì)完全吻合,可以說(shuō)明模擬的有效性;同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)TES擠壓力、等效應(yīng)力的分析及考慮到模具使用壽命,選擇出了合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(擠壓比G=9.33、過(guò)渡角α=150°、過(guò)渡半徑r=0.5mm),從而加工出整體模具;此外,為了便于拆卸及觀察TES擠壓過(guò)程中的擠壓情況又加工出第二套模具即組合模具。通過(guò)分析TES擠壓過(guò)程中的擠壓力、等效應(yīng)力、速度場(chǎng)、等效應(yīng)變和破壞系數(shù)的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)擠壓力曲線呈現(xiàn)特殊的變化,出現(xiàn)多次擠壓力平臺(tái);溫度升高、速度減小、摩擦因數(shù)減小均能使擠壓力減小;升高溫度等效應(yīng)力減小且均勻分布。金屬流動(dòng)速度在模具中每經(jīng)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)角速度增加,但每道轉(zhuǎn)角對(duì)前一道轉(zhuǎn)角施加背壓力,使金屬在轉(zhuǎn)角前流動(dòng)速度有所降低。升高擠壓溫度、降低摩擦因子均使得金屬的流出速度增加,而對(duì)金屬流動(dòng)的均勻性幾乎沒(méi)有影響;等效應(yīng)變?cè)诿吭黾右欢渭羟杏行?yīng)變?cè)黾?.5,最高可達(dá)3.37;另外,在最后兩道轉(zhuǎn)角處應(yīng)變?cè)絹?lái)越大,變形也越來(lái)越嚴(yán)重、殘余應(yīng)力增加、破壞系數(shù)增大。通過(guò)分析普通擠壓與TES擠壓情況可知,經(jīng)TES擠壓平均晶粒尺寸明顯細(xì)化,硬度值增加;同時(shí)由EBSD實(shí)驗(yàn)分析可知經(jīng)TES擠壓后產(chǎn)生大量的壓縮孿晶{10-11}和拉伸孿晶{10-12};施密特因子明顯增大,鎂合金的初始織構(gòu)得到改善。采用CA元胞自動(dòng)機(jī)法分析組合模具TES擠壓過(guò)程中晶粒演變過(guò)程,發(fā)現(xiàn)隨著擠壓-剪切的進(jìn)行平均晶粒依次減小,但在調(diào)整階段平均晶粒有所增加,原因在于摩擦作用使得溫度升高晶粒長(zhǎng)大,金相實(shí)驗(yàn)及硬度測(cè)試也驗(yàn)證這一點(diǎn);當(dāng)擠壓溫度400℃時(shí),隨著變形溫度的增加原子熱激活效應(yīng)增強(qiáng),再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)增加、晶粒尺寸分布均勻、平均晶粒尺寸增大,而硬度變化趨勢(shì)與370℃時(shí)的一致,但硬度值有所降低。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2764960