發(fā)布時(shí)間：2017-05-09 07:14

  本文關(guān)鍵詞：AZ31鎂合金板料溫?zé)嶙冃涡袨榧皺C(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為新型輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料,鎂合金具有比剛度、比強(qiáng)度高,阻尼減震性強(qiáng),電磁屏蔽效果好及易于回收等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、3C產(chǎn)品中。由于鎂的密排六方結(jié)構(gòu)特性,室溫條件下滑移系少塑性差,鎂合金的成形和應(yīng)用受到很大的限制。但鎂合金資源豐富且具備巨大的應(yīng)用潛力,因而近年來(lái)一直是國(guó)內(nèi)外材料界研究的熱點(diǎn),其變形機(jī)理和成形工藝的研究不斷有所突破。鎂合金板料溫?zé)岢尚涡阅芊矫娴难芯窟�有待于完善,特別是溫?zé)釛l件下鎂合金板料流變力學(xué)行為和成形性能預(yù)測(cè)的研究還不成熟。目前用于描述鎂合金流變力學(xué)行為的材料模型大多較為簡(jiǎn)單,且忽略溫度和應(yīng)變速率的耦合影響,而其參數(shù)識(shí)別常依靠直接法獲得。關(guān)于鎂合金成形極限圖(Forming Limit Diagrams, FLDs)的研究,大多通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得,不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力、對(duì)設(shè)備和人的操作能力有很高的要求,而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以直接用于應(yīng)用研究。而結(jié)合有限元數(shù)值模擬進(jìn)行FLD的研究具有很大的應(yīng)用前景。該方法可以充分考慮加載路徑、本構(gòu)方程等因素的影響,但目前基于預(yù)測(cè)模型獲得FLDs的研究較少。在鎂合金溫?zé)岢尚喂に嚪矫?因其室溫塑性差,鎂合金一般選擇在高溫和低應(yīng)變速率條件下成形,因此也限制了鎂合金的應(yīng)用推廣。研究發(fā)現(xiàn)只要工藝參數(shù)合適,鎂合金在高應(yīng)變速率下同樣具有良好的成形性能,但其成形工藝和塑性成形機(jī)理還不完善。最新研究表明,在脈沖電流的輔助下,室溫下鎂合金也表現(xiàn)出良好的成形性能,但鎂合金電塑性成形工藝參數(shù)影響及其電塑性成形機(jī)理研究較少。本文以AZ31鎂合金板料為研究對(duì)象,對(duì)其溫?zé)嶙冃涡袨楹碗娝苄猿尚螜C(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。論文主要完成的內(nèi)容和所得的結(jié)論如下：(1)基于不同溫度、應(yīng)變速率下的AZ31鎂合金板料單向拉伸實(shí)驗(yàn),利用參數(shù)優(yōu)化分析法獲得了不同類型本構(gòu)方程的方程參數(shù),其中包括指數(shù)型(Ludwick方程)、飽和型(Voce方程)和混合型(H-V方程)三個(gè)本構(gòu)方程,構(gòu)建了耦合溫度和應(yīng)變速度影響的描述AZ31鎂合金流變力學(xué)行為的材料本構(gòu)方程。通過(guò)對(duì)比預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在不同應(yīng)變速率下三個(gè)本構(gòu)方程均能合理地描述鎂合金的流變力學(xué)行為。(2)基于有限元M-K成形極限預(yù)測(cè)模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用逆向識(shí)別方法獲得了有限元M-K模型的初始缺陷值f0。通過(guò)編寫(xiě)的Uhard材料子程序?qū)⑶笆鰳?gòu)建的材料流動(dòng)方程導(dǎo)入有限元M-K模型,獲得了AZ31鎂合金板料的成形極限圖。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比,研究了相關(guān)參數(shù)對(duì)有限元M-K模型預(yù)測(cè)AZ31鎂合金板料成形極限結(jié)果的影響。研究結(jié)果表明,初始缺陷值f0對(duì)M-K模型成形極限預(yù)測(cè)至關(guān)重要。由于不同的硬化發(fā)展趨勢(shì),各個(gè)本構(gòu)方程在M-K模型中預(yù)測(cè)成形極限作用不同。合理的選擇本構(gòu)方程及其參數(shù)、正確定義初始缺陷值f0是有限元M-K模型獲得準(zhǔn)確預(yù)測(cè)結(jié)果的必要條件。(3)利用正交實(shí)驗(yàn)法研究了在曲柄壓力機(jī)上AZ31鎂合金板料筒形件拉深時(shí)溫度、凸凹模圓角半徑和凸凹模間隙等對(duì)拉深件成形質(zhì)量的影響,用極差分析方法進(jìn)行分析,確定了AZ31鎂合金板料拉深成形的工藝參數(shù),即成形溫度范圍240-300℃,凸模圓角半徑為8mm,凸凹模間隙為1.1t(t為板料厚度),潤(rùn)滑劑為肥皂液。針對(duì)上述結(jié)果,選用ME20和ZE10兩種鎂合金板進(jìn)行拉深成形,調(diào)整溫度范圍均能完好拉深成形。利用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射和掃描電鏡等設(shè)備分析了拉深件金相組織和斷口形貌,研究了快速拉深成形過(guò)程中鎂合金板料的塑性成形機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn),拉深變形時(shí)鎂合金迅速發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,使得晶粒細(xì)化,基面織構(gòu)強(qiáng)度降低,因而鎂合金塑性得到提高。(4)通過(guò)AZ31鎂合金板料電塑性單向拉伸實(shí)驗(yàn),研究了鎂合金電塑性成形效果的影響因素,確定出溫度和電壓是影響AZ31鎂合金板料電塑性成形性能兩個(gè)最主要的因素。溫度和電壓越高,電塑性效應(yīng)越強(qiáng)。同時(shí),隨著溫度和電壓的升高,拉伸試件的極限強(qiáng)度不斷降低,但伸長(zhǎng)率變化不大。結(jié)合顯微組織觀察和斷口形貌分析,研究了鎂合金的電塑性成形機(jī)理。結(jié)果表明,脈沖電流促進(jìn)了AZ31鎂合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生,但同時(shí)能夠促進(jìn)第二相粒子的析出和固溶,對(duì)AZ31鎂合金的性能產(chǎn)生不同的影響。高電壓帶來(lái)的高電塑性效應(yīng)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大,降低了鎂合金的成形性能。(5)對(duì)鎂合金電塑性動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界條件進(jìn)行研究。用單參數(shù)法確定了不同溫度和不同電壓影響下AZ31鎂合金發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界條件,研究發(fā)現(xiàn)溫度和電壓對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程產(chǎn)生有益的影響。用金相法對(duì)單參數(shù)法確定的不同電壓影響下的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)力進(jìn)行了驗(yàn)證,顯微組織觀察表明,在臨界應(yīng)力前,鎂合金組織未發(fā)生明顯變化,臨界應(yīng)力后發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。金相分析結(jié)果驗(yàn)證了單參數(shù)法可以用來(lái)分析鎂合金電塑性動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金板料 本構(gòu)方程 成形極限圖 拉深 電塑性成形
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要11-14
• ABSTRACT14-17
• 第一章 緒論17-45
• 1.1 鎂合金的塑性變形理論和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶17-22
• 1.1.1 鎂合金的塑性變形理論17-20
• 1.1.2 鎂合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶20-22
• 1.2 鎂合金流變應(yīng)力模型研究現(xiàn)狀22-27
• 1.2.1 鎂合金流變應(yīng)力特點(diǎn)23
• 1.2.2 唯象本構(gòu)方程模型介紹23-25
• 1.2.3 物理本構(gòu)方程模型介紹25-27
• 1.3 鎂合金板料成形極限研究現(xiàn)狀27-30
• 1.3.1 成形極限圖的獲取方法27-29
• 1.3.2 鎂合金板料成形極限圖的研究29-30
• 1.4 鎂合金電塑性研究現(xiàn)狀30-33
• 1.4.1 電塑性效應(yīng)的理論研究及應(yīng)用30-31
• 1.4.2 鎂合金電塑性成形現(xiàn)狀31-33
• 1.5 目前研究存在的主要問(wèn)題33-34
• 1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容34
• 參考文獻(xiàn)34-45
• 第二章 溫?zé)岢尚喂に囅翧Z31鎂合金板料成形極限預(yù)測(cè)45-70
• 2.1 鎂合金板料溫?zé)釂蜗蚶鞂?shí)驗(yàn)研究45-48
• 2.2 耦合溫度和應(yīng)變速率影響的鎂合金本構(gòu)方程構(gòu)建48-60
• 2.2.1 參數(shù)識(shí)別方法介紹48-49
• 2.2.2 修正Ludwick本構(gòu)方程構(gòu)建49-55
• 2.2.3 修正Voce本構(gòu)方程構(gòu)建55-58
• 2.2.4 修正Hollomon-Voce本構(gòu)方程構(gòu)建58-60
• 2.3 鎂合金板料成形極限實(shí)驗(yàn)研究60-61
• 2.4 FE M-K模型的成形極限圖預(yù)測(cè)構(gòu)建61-66
• 2.4.1 M-K理論介紹61-62
• 2.4.2 M-K模型影響因素分析62-64
• 2.4.3 修正Ludwick模型FLCs預(yù)測(cè)64-65
• 2.4.4 修正Voce模型FLCs預(yù)測(cè)65-66
• 2.4.5 修正Hollomon-Voce模型FLCs預(yù)測(cè)66
• 2.5 本章小結(jié)66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 第三章 AZ31鎂合金板料溫?zé)崂罟に嚰俺尚螜C(jī)理研究70-85
• 3.1 鎂合金板料溫?zé)崂畛尚喂に噮?shù)研究70-77
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)裝置70-71
• 3.1.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)71-72
• 3.1.3 工藝參數(shù)的確定及影響因素分析72-77
• 3.1.4 確定工藝參數(shù)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)77
• 3.2 鎂合金板料溫?zé)崂畛尚螜C(jī)理研究77-81
• 3.2.1 顯微組織分析78-79
• 3.2.2 織構(gòu)分析79-80
• 3.2.3 斷口形貌分析80-81
• 3.3 本章小結(jié)81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 第四章 AZ31鎂合金板料電塑性成形機(jī)理研究85-110
• 4.1 鎂合金板料電塑性拉伸實(shí)驗(yàn)研究85-95
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)裝置85-87
• 4.1.2 鎂合金板料電塑性成形效果影響因素研究87-95
• 4.2 鎂合金電塑性拉伸組織特征及形成機(jī)理分析95-99
• 4.2.1 溫度對(duì)顯微組織的影響95-97
• 4.2.2 電壓對(duì)顯微組織的影響97-99
• 4.3 鎂合金電塑性拉伸斷口形貌分析99-106
• 4.3.1 溫度對(duì)斷口形貌的影響99-104
• 4.3.2 電壓對(duì)斷口形貌的影響104-106
• 4.4 本章小結(jié)106
• 參考文獻(xiàn)106-110
• 第五章 AZ31鎂合金電塑性動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件的研究110-121
• 5.1 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件的確定方法110-111
• 5.2 溫度影響的電塑性動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件研究111-114
• 5.2.1 臨界條件的確定111-114
• 5.2.2 穩(wěn)態(tài)應(yīng)變的確定114
• 5.3 電壓影響的電塑性動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件研究114-117
• 5.3.1 臨界條件的確定115-116
• 5.3.2 穩(wěn)態(tài)應(yīng)變116-117
• 5.4 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件的金相法驗(yàn)證117-118
• 5.5 本章小結(jié)118-119
• 參考文獻(xiàn)119-121
• 第六章 結(jié)論121-123
• 致謝123-124
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文124-125
• 附件125-137

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 廖慧敏;龍思遠(yuǎn);蔡軍;;應(yīng)變速率對(duì)AZ91D鎂合金力學(xué)行為影響[J];材料科學(xué)與工藝;2010年01期

2 閻峰云;黃旺;楊群英;程從德;;AZ91D鎂合金板材電脈沖軋制工藝研究[J];鍛壓技術(shù);2010年02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(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2008年11期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王少楠;電脈沖對(duì)AZ31鎂合金沖壓性能和腐蝕性能的影響[D];清華大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：AZ31鎂合金板料溫?zé)嶙冃涡袨榧皺C(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：352065