AZ31鎂合金鍛造變形行為的研究及數(shù)值模擬.pdf

1、鎂合金因其密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、良好的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性而被譽(yù)為21世紀(jì)理想的工程材料，在航空、航天、汽車和家用電器等行業(yè)已有多年的應(yīng)用歷史。但是由于鎂合金是密排六方結(jié)構(gòu)，使得鎂合金的室溫塑性較低，所以研究其高溫下的變形行為具有重要意義。目前對于變形鎂合金的研究大多集中于擠壓和軋制這兩種變形方式，而對于鍛造這種在中等應(yīng)變速率且又是動(dòng)載荷下的變形行為的研究甚少。本文通過對變形鎂合金AZ31在高溫下進(jìn)行鐓粗變形來研究其變形行為和組織演變規(guī)律

2、，為鎂合金工藝的制定提供理論指導(dǎo)。
　　 本實(shí)驗(yàn)材料為均勻化后AZ31鎂合金，實(shí)驗(yàn)分為熱壓縮與熱鍛兩部分：第一部分，通過Gleeble-1500熱模擬機(jī)對AZ31鎂合金分別在不同溫度(200℃～450℃)不同應(yīng)變速率(0.01s-1、0.1s-1、1s-1、5s-1)下進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)，得到真應(yīng)力-應(yīng)變曲線，為后面鎂合金材料模型的建立做準(zhǔn)備。第二部分，將試樣在不同溫度(200℃～450℃)下鐓粗變形30％；在350℃下對試樣進(jìn)行不

3、同鐓粗量(5％～40％)的變形。在金相顯微鏡下觀察其微觀組織，測量再結(jié)晶晶粒尺寸和體積分?jǐn)?shù)，測試變形量為30％鍛件的力學(xué)性能和顯微硬度，并對斷口進(jìn)行掃描分析。最后結(jié)合透射電鏡觀察對AZ31鎂合金熱鍛過程中的變形機(jī)制進(jìn)行了初步探討。此外，還采用DEFORM軟件對熱鍛過程進(jìn)行了有限元模擬分析。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，AZ31鎂合金熱鍛過程中，隨著鍛造溫度升高，孿晶數(shù)量減少，再結(jié)晶分?jǐn)?shù)增加；在相同變形溫度下，只有當(dāng)變形量超過某一臨界應(yīng)變時(shí)，

4、才會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，繼續(xù)增大變形量，再結(jié)晶形核點(diǎn)增多、體積分?jǐn)?shù)增加。鍛件的抗壓強(qiáng)度隨溫度升高先增加再降低，在350℃時(shí)達(dá)到最大值317Mpa。鍛件的斷口形貌以解理斷裂為主，具有明顯的脆性鍛煉特征。AZ31鎂合金在中低溫鍛造時(shí)產(chǎn)生大量孿晶，變形機(jī)制以孿生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主，并伴隨有動(dòng)態(tài)回復(fù)現(xiàn)象和亞晶的出現(xiàn)；在高溫鍛造時(shí)，AZ31鎂合金發(fā)生了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，再結(jié)晶組織較均勻，形成的新晶粒內(nèi)有一定程度的應(yīng)變，變形機(jī)制為連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。