鎂合金AZ61熱變形特性及錐齒輪熱鍛成形研究.pdf

1、作為目前可應用的最輕的金屬結構材料，鎂合金具有較高的比強度、比剛度，優(yōu)良的阻尼減震性和電磁屏蔽性，被譽為“21世紀的綠色工程材料”。將鎂合金應用在航空航天和汽車上，可實現(xiàn)交通工具的輕量化，達到節(jié)能降耗的目的。但由于其具有密排六方的晶體結構，室溫下難以發(fā)生塑性變形，高溫下又易發(fā)生晶粒粗大和表面氧化。當前的鎂合金產(chǎn)品以鑄件，特別是壓鑄件居多，塑性加工產(chǎn)品極少。但鑄件的力學性能較差、易產(chǎn)生缺陷，而變形鎂合金組織細小均勻、綜合力學性能好。為了研

2、究復雜形狀鎂合金零件的熱鍛成形，本文從鎂合金AZ61熱變形特性的基礎性研究入手，通過實驗建立了鎂合金AZ61的高溫流變應力模型和微觀組織演變模型。并將其與大變形熱力耦合有限元方法相集成，進行了變形場-溫度場-組織演變相耦合的數(shù)值模擬，基于此完成了鎂合金AZ61錐齒輪熱鍛實驗研究，以期為確定和優(yōu)化復雜零件鍛造工藝提供科學的依據(jù)。
　　通過將鎂合金AZ61在Gleeble-1500熱模擬機上進行熱壓縮實驗，推導出熱流變參數(shù)與Zener

3、-Hollomon參數(shù)的關系，采用兩種不同方法建立了該材料符合微觀組織演變特征的高溫流變應力模型。統(tǒng)計表明，兩模型的計算值與實驗值的平均誤差約為5.4％，由此可知模型具有較高的預測精度。
　　通過分析流變應力的特征，建立了動態(tài)再結晶動力學模型。通過對熱壓縮試樣進行定量金相分析和維氏硬度測試，建立了動態(tài)再結晶晶粒尺寸模型和鍛后維氏硬度模型。
　　將本文所建立的兩階段流變應力模型、微觀組織演變模型集成于三維熱-力耦合的剛塑性有限

4、元法軟件DEFORM，模擬了鎂合金AZ61錐齒輪熱鍛成形過程，分析了預鍛、終鍛過程中應變、應力、溫度分布和微觀組織的演變，研究了不同的鍛造溫度、上模運動速度對鎂合金錐齒輪鍛后微觀組織的影響規(guī)律。
　　進行了鎂合金AZ61直齒錐齒輪的鍛造成形實驗，將數(shù)值模擬與預鍛、終鍛實驗的載荷-行程曲線、齒輪不同位置的微觀組織和在低溫下鍛件出現(xiàn)表面裂紋的情況相對比，結果較一致，證實了本文所建立的流變應力模型和微觀組織演變模型的準確性。本文所制定的