AZ80鎂合金熱塑性變形及鍛件組織與性能研究.pdf

1、由于現(xiàn)代工業(yè)對減重的強烈需求，研究和開發(fā)高強度變形鎂合金的鍛造技術(shù)能有效提高鎂合金制品的綜合性能，拓寬高強度變形鎂合金的應(yīng)用范圍，促進鎂合金工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展，增大鎂合金在航空航天、軌道交通、汽車能源等行業(yè)的替代作用，在資源日漸枯竭的當(dāng)今形勢下意義深遠(yuǎn)。
　　本文首先分別對擠壓態(tài)和鑄態(tài)AZ80合金在573～673 K溫度范圍內(nèi)及10-4～10-2 s-1應(yīng)變速率下拉伸和壓縮力學(xué)行為進行了研究，重點觀察了微觀組織的演變，計算高溫本構(gòu)方程

2、，分析合金的高溫變形機制。接著，根據(jù)AZ80鎂合金高溫變形的特征，設(shè)計出葉片的模鍛方案，通過有限元數(shù)值分析模擬終鍛過程，結(jié)合現(xiàn)有實驗條件，在平鍛機上預(yù)鍛和液壓機上對AZ80鎂合金葉片鍛造實驗進行初步探索。最后以AZ80鎂合金模鍛輪轂為對象，利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、室溫拉伸等手段，研究了AZ80模鍛輪轂的微觀組織和力學(xué)性能的關(guān)系。
　　AZ80合金高溫拉壓試驗表明:1）在應(yīng)變速率為10-

3、4～10-2s-1范圍內(nèi)，合金的高溫變形本構(gòu)方程可用雙曲正弦函數(shù)(ε)=A[sinh(ασ)]nexp(-Q/RT)描述，對擠壓態(tài)合金來說，拉伸應(yīng)力指數(shù)n=3.13，激活能Q=147 kJ/mol，壓縮應(yīng)力指數(shù)n=3.14，激活能Q=110 kJ/mol;對鑄態(tài)合金來說，高溫拉伸應(yīng)力指數(shù)n=5.83，激活能Q=128 kJ/mol，壓縮應(yīng)力指數(shù)n=5.39，激活能Q=147 kJ/mol，采用此本構(gòu)方程對峰值應(yīng)力的預(yù)測值與實驗值平均誤差

4、為5％;2)以上四組參數(shù)說明變形機制為自擴散控制的位錯滑移方式為主，動態(tài)再結(jié)晶協(xié)調(diào)變形機制為輔助變形機制;3）拉伸變形后可以明顯發(fā)現(xiàn)動態(tài)再結(jié)晶細(xì)小晶粒，主要在三角晶界和兩相界面處形核;4）高溫拉伸變形下，沿晶斷裂為主要斷裂方式，裂紋優(yōu)先起源于三角晶界處并沿晶界擴展。
　　根據(jù)AZ80鎂合金在高溫下的本構(gòu)方程，利用有限元軟件Deform-3D模擬葉片終鍛過程，觀察葉片的充型情況和等效應(yīng)力應(yīng)變的分布，并通過行程-載荷曲線計算出所需壓力

5、機的噸位。接著在現(xiàn)有的試驗條件，選取了平鍛機和液壓機探索擠壓態(tài)AZ80合金葉片模鍛實驗，葉片在預(yù)鍛過程發(fā)生了嚴(yán)重的開裂，影響了葉片的最終成形，主要是由于模具不匹配和鍛造速度過快造成。
　　對AZ80鎂合金輪轂成品的輪輞、輪緣、輪輻和輪芯（從外向內(nèi)）四個部位分別研究發(fā)現(xiàn):抗拉強度從外向內(nèi)依次降低，輪輞部位抗拉強度和屈服強度最高，延伸率均接近5％;鍛造過后有大量類似于珠光體的片層組織，這種層片狀的兩相組織是以非連續(xù)析出的形式形成的，不