鎂合金板材溫?zé)釠_壓成形理論與實驗研究.pdf

1、鎂合金作為最具發(fā)展?jié)摿Α⒆罹吒偁幜Φ妮p金屬材料之一，被譽為二十一世紀(jì)的“綠色工程材料”，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。鎂合金板材溫?zé)釠_壓成形工藝不僅可以充分利用鎂合金材料優(yōu)異的機械性能、環(huán)保性以及滿足產(chǎn)品薄壁化、輕量化的發(fā)展趨勢，而且能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，正受到前所未有的關(guān)注。鎂合金板材溫?zé)岢尚芜^程涉及工藝因素較多，是一個極其復(fù)雜的多參數(shù)耦合的非線性過程，采用“試錯”的傳統(tǒng)工藝設(shè)計方法已經(jīng)無法充分發(fā)揮鎂合金板材的成形性能，基于數(shù)

2、值模擬的定量化工藝設(shè)計方法，必將成為鎂合金板材溫?zé)岢尚喂に囋O(shè)計的發(fā)展方向。盡管國內(nèi)外對鎂合金板材成形工藝和實驗研究進行了大量摸索，但對鎂合金板材溫?zé)岢尚卫碚撨€需要進一步深入探索。鎂合金板材溫?zé)釠_壓成形技術(shù)的研究已經(jīng)成為鎂合金應(yīng)用技術(shù)中頗具挑戰(zhàn)性的課題之一。 本文以AZ31鎂合金板材作為研究對象，以板材溫?zé)岢尚卫碚摵屠蛹夹g(shù)研究作為兩條研究主線，從基礎(chǔ)層、理論層和應(yīng)用層三個層面進行系統(tǒng)研究；總體上采用試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法

3、；采用從基本性能實驗到溫?zé)岢尚卫碚摚購臏責(zé)岢尚卫碚撝笇?dǎo)工藝原型開發(fā)的研究思路。 本文首先通過軋制實驗、單向拉伸實驗和微觀組織分析，研究了AZ31鎂合金板材的交叉軋制和熱處理技術(shù)，獲得了力學(xué)性能良好的鎂合金板材的核心制備技術(shù)，并且分析了AZ31鎂合金板材溫?zé)嶙冃瘟W(xué)行為和微觀組織特征；在此基礎(chǔ)之上，提出了考慮溫度效應(yīng)的鎂合金板材溫?zé)岢尚雾g性破裂準(zhǔn)則，開展了成形極限實驗(FLD，F(xiàn)ormingLimitDiagrams)，獲得了不

4、同溫度下的成形極限曲線(FLC，F(xiàn)ormingLimitCurves)，通過數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法確定了韌性破裂準(zhǔn)則中的材料參數(shù)；采用基于熱力耦合的數(shù)值模擬方法對鎂合金板材溫?zé)崂映尚芜^程進行了數(shù)值計算，以建立的考慮溫度效應(yīng)的鎂合金板材韌性破裂準(zhǔn)則作為判斷破裂的標(biāo)準(zhǔn)，定量地分析了溫度場和壓邊力等工藝因素對鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿挠绊憴C制，并且采用數(shù)值模擬的方法設(shè)計了鎂合金板材變壓邊力差溫拉延工藝方案；最后，通過可加熱變壓邊力液壓機和

5、差溫拉延模具，實現(xiàn)了鎂合金板材拉延過程中壓邊力和溫度的實時控制，形成了鎂合金板材變壓邊力差溫拉延工藝原型，實現(xiàn)了AZ31鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿娘@著提高。相對于以往的研究成果和研究經(jīng)驗，本文具有以下創(chuàng)新之處： 1、提出了考慮溫度效應(yīng)的鎂合金板材溫?zé)岢尚雾g性破裂準(zhǔn)則，解決了鎂合金板材溫?zé)岢尚螖?shù)值模擬中無法準(zhǔn)確判斷材料損傷破裂的技術(shù)難題，基于鎂合金溫?zé)岢尚雾g性破裂準(zhǔn)則，揭示了成形溫度和壓邊力等工藝因素對成形性能的影響機制，實現(xiàn)了對成

6、形過程的定量分析； 2、采用電化學(xué)蝕刻的方法，制取了清晰的應(yīng)變網(wǎng)格圓，進行了AZ31鎂合金板材在100℃、250℃、300℃變形溫度下的成形極限實驗，采用網(wǎng)格應(yīng)變分析技術(shù)，制作了不同變形條件下的成形極限圖，建立了鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿脑u價方法，突破了目前無法定量評價AZ31鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿碾y點； 3、通過變壓邊力液壓機和差溫拉延模具，對拉深過程中拉深力、拉深速度、拉深溫度進行了實時控制，開發(fā)了鎂合金板材差溫拉延