AZ31镁合金热变形行为研究及数值模拟

发布时间：2020-07-07 18:03

【摘要】： 本研究利用Gleeble-1500D热/力模拟机对AZ31镁合金进行等温压缩试验,建立该合金的流变应力本构方程,并对不同变形条件镁合金流变应力行为分析。借助XRD衍射和金相组织分析了AZ31镁合金不同热变形条件下的择优取向和组织变化规律,研究了变形温度、变形速率以及变形程度对动态再结晶过程的影响。然后把AZ31镁合金等温压缩试验数据的数学模型输入DEFORM-3D中建立了材料库,来研究等径角挤压过程中不同内圆角半径对热变形过程的影响。得到以下几点结论: 1.AZ31镁合金峰值应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐降低,峰值应变也会逐渐减小。当温度升高到573K以上时,峰值应力明显下降,说明此时AZ31镁合金发生了明显的动态再结晶。通过对AZ31镁合金在高温变形下的流变应力分析,发现AZ31镁合金的流变应力行为用幂指数函数描述最为合适。线性回归分析得到AZ31镁合金的幂指数模型和含Z参数的幂指数函数: 2.试样的XRD分析显示AZ31镁合金在热压缩过程中,没有Mg17Al12相析出,压缩后试样的{101_0}、{112_0}晶面趋向于与试样的截面相平行。温度小于573K时,AZ31镁合金的变形组织主要为孪晶,温度升到623K时,组织才出现大量动态再结晶晶粒,呈现出典型“项链”状组织特征;当应变速率为1 s-1时,合金在变形过程中没动态再结晶的发生,应变速率为0.1 s-1时,动态再结晶晶粒开始大量在组织出现;因此在AZ31镁合金的塑性加工过程中,加工温度应该在573K以上,应变速率应小于0.1 s-1。 3.数值模拟分析结果表明:在等径角挤压过程中,试样在内拐角处的平均应力分布十分集中,这也是试样在此处容易断裂的原因,随着内圆角半径的增大试样的应力变得分散,试样的中部平均等效应变增大,这有利于晶粒的细化,但同时试样头部小应变区域也有所扩大,因此内圆角半径不宜太大,应取5mm比较合适。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG146.22
【图文】：

试样尺寸,镁合金,化学成分,圆柱试样

二章实验材料与研究方法-Zn系合金，牌号为AZ31,其化学成分表2-1 AZ31镁合金的化学成分-1 Chemical compositions of AZ31 magnesi化学成分（质量分数）/%Fe Mn Ni .005 0.20 0.005 0AZ31镁合金加工成Ф10mm×130mm试工成Ф8mm×12mm的圆柱试样。试样

应力应变曲线,镁合金,高温流变,应力方程

16图3-1 AZ31镁合金应力应变曲线Fig3-1 Flow stress curves of AZ31 magnesium alloy(a) ε =0.01s-1；(b) ε =0.1s-1；（c）ε =1s-1应力方程材料在热变形过程中，描述材料高温流变应力和应变速(3-1)(3-2)11ex p ( )nQAR Tσ 2exp( ) exp( )QARTβσ

金相,镁合金,热压缩,显微组织

通过对比不同温度下的显微组织，可以发现 AZ31 镁合金在 473K、523K、573K 没有发生动态再结晶；温度升高到 623K 时，金相中出现了“项链”状组织，表明合发生了不完全动态再结晶；温度升高到 673K 时，合金发生了完全动态再结晶，晶粒到了极大的细化。这说明变形温度对 AZ31 镁合金动态再结晶的发生有着极其重要的响，高温能够促进镁合金动态再结晶发生。AZ31 镁合金的塑性加工过程中变形温度应择 623K 以上，通过动态再结晶使晶粒得到化，提高其力学性能。

【参考文献】