連鑄AZ31鎂合金成形性能及內(nèi)齒輪精密成形研究.pdf

1、由于鎂合金具有較高的比剛度、比強(qiáng)度和良好的電磁屏蔽性、減振性能及散熱性能，因此在航空航天、汽車工業(yè)和3C產(chǎn)品領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。鎂合金常溫下的塑性變形能力較差，難以通過傳統(tǒng)的擠壓、沖壓成形技術(shù)進(jìn)行大批量生產(chǎn)，這就大大限制了鎂合金在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。但鎂合金的塑性隨溫度的升高而顯著改善，這就使鎂合金在高溫下通過鍛壓成形和超塑成形來生產(chǎn)所需的零件成為可能。 本文的目的是通過對(duì)連鑄AZ31鎂合金在不同變形條件下的單向拉伸和壓縮行為

2、、微觀組織演變及成形性能的研究，在建立的組織演變模型和應(yīng)力—應(yīng)變模型的基礎(chǔ)上，對(duì)鎂合金在典型傳動(dòng)零件—直齒內(nèi)齒輪精鍛成形的過程和內(nèi)部組織變化進(jìn)行數(shù)值模擬。同時(shí)利用自己設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行實(shí)際成形研究，探索在復(fù)雜成形過程中鎂合金的流動(dòng)和組織演變規(guī)律，確定使鎂合金獲得良好變形性能的工藝條件，從而為鎂合金精密塑性成形技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供可靠的依據(jù)。為此，本文著重進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究： 采用某鎂合金廠生產(chǎn)的連鑄AZ31鎂合金，在300～4

3、50℃的溫度范圍和4.25×10-4s-1～1.0×10-2s-1的應(yīng)變速率范圍內(nèi)，通過單向拉伸試驗(yàn)研究了連鑄AZ31鎂合金在高溫下的塑性及超塑變形行為，計(jì)算了不同變形溫度下表征晶界滑移難易程度的閥應(yīng)力值和不同溫度下的變形激活能。通過金相顯微鏡和掃描電鏡觀察、分析了超塑變形后試樣金相組織和斷口特征。結(jié)果表明：在300～450℃，應(yīng)變速率ε低于1.0×10-3s-1的情況下，連鑄ZA31鎂合金開始表現(xiàn)出超塑性；在400℃，應(yīng)變速率ε為4.

4、25×10-4s-1時(shí)，延伸率達(dá)到了200％，應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m為0.41。用光學(xué)顯微鏡觀察變形前后的拉伸試樣的金相組織發(fā)現(xiàn)：試樣的初始晶粒尺寸約為25μm，在變形之后頸縮區(qū)域的晶粒長大現(xiàn)象不是很明顯，晶粒沿著變形方向有所伸長，但晶粒形狀基本保持為等軸狀。動(dòng)態(tài)連續(xù)再結(jié)晶是實(shí)現(xiàn)該合金超塑變形的重要軟化機(jī)制和晶粒穩(wěn)定機(jī)制。 在200～450℃溫度范圍內(nèi)，多種應(yīng)變速率下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)，得到了連鑄AZ31鎂合金壓縮的流變應(yīng)力

5、曲線；并綜合考慮應(yīng)變軟化和應(yīng)變速率硬化因素，提出了適合連鑄AZ31鎂合金的流變數(shù)學(xué)模型。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表明：該模型能較準(zhǔn)確地反映合金變形過程中的應(yīng)力變化趨勢(shì)，為以后的成形和組織演變數(shù)值模擬提供了依據(jù)。 在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別對(duì)連鑄AZ31鎂合金精密等溫鍛造成形內(nèi)直齒輪的充填過程和成形過程中的微觀組織演變進(jìn)行了數(shù)值模擬，為實(shí)際模具參數(shù)的選取和設(shè)計(jì)以及了解成形零件的內(nèi)部組織和性能提供了依據(jù)。 根據(jù)作者提出的內(nèi)直齒輪兩段成