擠壓—剪切細(xì)晶強(qiáng)化后鎂合金AZ61組織和性能的研究.pdf

1、擠壓-剪切(Extrusion-Shear)工藝(簡(jiǎn)稱ES)是將傳統(tǒng)擠壓和等徑角擠壓(ECAE)工藝結(jié)合起來的新開發(fā)的大變形加工技術(shù)。本文主要研究了鎂合金經(jīng)ES變形后微觀組織轉(zhuǎn)變及變形后的室溫力學(xué)性能及織構(gòu)變化,分析了經(jīng)過不同變形方式、不同變形溫度、ES模具轉(zhuǎn)角不同以及初始的材料狀態(tài)不同時(shí)對(duì)材料組織和性能的影響規(guī)律,不同變形方式對(duì)AZ61鎂合金織構(gòu)變化的影響。同時(shí)采用有限元分析軟件DEFORM-3D進(jìn)行ES變形的模擬分析,分析了ES變形

2、時(shí)應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布規(guī)律,彌補(bǔ)了實(shí)際擠壓變形時(shí)不可捕捉的微觀因素的分析,為分析ES變形機(jī)理提供了極大方便。
　　整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程均選用AZ61鎂合金作為研究對(duì)象。采用金相顯微分析(OM)方法,并借助Image-ProPlus5.0軟件對(duì)擠壓后的鎂合金的顯微組織及晶粒尺寸進(jìn)行了觀察、計(jì)算及分析,討論不同變形方式和不同變形溫度對(duì)擠壓后的組織的影響規(guī)律;對(duì)試樣進(jìn)行室溫力學(xué)性能測(cè)試及硬度測(cè)試,探討ES成型后AZ61鎂合金的力學(xué)性能變

3、化情況;采用有限元軟件對(duì)ES變形技術(shù)進(jìn)行了有限元模擬分析,對(duì)ES變形過程中材料的畸變規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變分布及應(yīng)變速率變化進(jìn)行了初步探討,并通過有限元分析深入了解溫度因素對(duì)變形能力及材料性能的影響規(guī)律。我們分析討論結(jié)果如下:
　　設(shè)定溫度為250℃,300℃,350℃和400℃,應(yīng)變速率分別為0.001s-1,0.01s-1,0.1s-1和1s-1,應(yīng)變量設(shè)置為0.9進(jìn)行Gleeble-1500D熱模擬,得到鎂合金AZ61塑性變形時(shí)本構(gòu)

4、方程:
　　AZ61鎂合金經(jīng)ES變形后,晶粒得到明顯細(xì)化,經(jīng)ES熱擠壓變形后,合金的室溫強(qiáng)韌性同時(shí)得到明顯改善。并且DEFORM-3D模擬顯示,隨著擠壓的進(jìn)行,等效應(yīng)變?cè)黾?且應(yīng)變分布趨于均勻化。
　　在380、400、440℃溫度下經(jīng)過相同ES模具相同擠壓比條件下進(jìn)行擠壓_剪切變形后,發(fā)現(xiàn)在溫度400℃時(shí)可獲得細(xì)小均勻的組織及較好的綜合力學(xué)性能,440℃下變形時(shí),合金的晶粒明顯長大。
　　對(duì)ES變形后位于模具不同部位

5、的材料進(jìn)行取樣研究,發(fā)現(xiàn)材料從模具的擠壓變形區(qū)至二次剪切區(qū)時(shí),隨著擠壓的進(jìn)行晶粒逐步得到細(xì)化,模具兩次轉(zhuǎn)角的剪切作用效果顯著;當(dāng)坯料進(jìn)入二次剪切區(qū)后至擠出時(shí),坯料組織出現(xiàn)稍微長大現(xiàn)象,性能下降,分析是由于擠壓剪切變形引起的溫度升高造成的。
　　鑄態(tài)AZ61經(jīng)過ES變形后,相比同條件下的普通擠壓變形,普通擠壓后由于材料在單方向的重復(fù)受力,材料的基面滑移產(chǎn)生了明顯的基面織構(gòu)。而擠壓-剪切削弱了{(lán)0002}基面織構(gòu)的主導(dǎo)地位,使得基面和