ZK60镁合金ECAP及二次挤压数值模拟与实验研究
发布时间：2021-10-23 23:40
镁合金作为最轻的商业结构金属,在生物医学、航空航天和汽车行业具有巨大的应用潜力。然而,由于镁合金的晶体结构是密排六方,室温加工成型性差,室温强度低,限制了其在工业上的应用。等通道转角挤压（Equal-Channel Angular Pressing,ECAP）工艺可以通过大分布应变来细化晶粒,但应变分布不均匀,因此改善ECAP工艺变形后工件变形不均匀性对解决工件的微观组织及力学性能具有重要的研究意义。二次挤压能有效改善工件变形的均匀性,镁合金二次挤压工艺的研究具有很大的实际意义。如果仅通过实验研究二次挤压工艺工作量巨大、成本也较高,并且变形过程十分复杂,很难通过实验得到加工过程中各种场的分布情况。因此,有必要应用有限元研究二次挤压工艺,以便模拟分析二次挤压变形过程中组织演变机理和规律。本研究主要运用DEFORMTM-3D软件模拟ECAP变形及二次挤压对ZK60镁合金的变形过程。由于铸态镁合金塑性差,在进行ECAP变形时容易产生裂纹,因此原材料选用挤压态ZK60镁合金,使材料在变形过程中更容易成形。分析镁合金在ECAP变形和二次挤压变形过程中的组织演变情况,设计和确...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 镁及镁合金
1.1.1 镁合金的分类
1.1.2 镁合金的应用
1.2 等通道转角挤压工艺
1.2.1 等通道转角挤压工艺原理
1.2.2 等通道转角挤压工艺对镁合金组织性能的影响
1.2.3 等通道转角挤压工艺存在的问题
1.3 二次挤压工艺的研究现状
1.3.1 二次挤压国内研究现状
1.3.2 二次挤压国外研究现状
1.4 课题背景及意义
1.5 本课题主要研究内容
第2章 ECAP及二次挤压有限元模型的建立
2.1 DEFORM数值仿真软件基本简介
2.2 模拟前处理
2.2.1 有限元模型的构建
2.2.2 建立几何模型
2.2.3 网格划分
2.2.4 有限元模拟参数设定
2.2.5 模拟后处理
2.3 本章小结
第3章 ZK60 镁合金ECAP及二次挤压模拟分析
3.1 前言
3.2 成形过程及载荷分析
3.2.1 ECAP成形过程及载荷分析
3.2.2 二次挤压成形过程及载荷分析
3.3 等效应变分析
3.3.1 成形过程应变场分析
3.3.2 不同温度ECAP应变场分析
3.3.3 不同温度二次挤压应变场分析
3.4 等效应变均匀性分析
3.4.1 不同温度ECAP等效应变均匀性分析
3.4.2 不同温度二次挤压等效应变均匀性分析
3.5 成形过程组织模拟分析
3.5.1 ECAP组织模拟分析
3.5.2 二次挤压组织模拟结果
3.6 本章小结
第4章 ZK60 镁合金ECAP及二次挤压实验研究
4.1 前言
4.2 实验过程及方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验模具
4.2.3挤压实验
4.3 金相显微组织分析
4.4 硬度分析
4.5 晶粒度分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学位论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]二次挤压对AZ61镁合金型材显微组织和力学性能的影响[J]. 英庆昌,王飞. 热加工工艺. 2017(19)
[2]变形温度对镁合金等通道转角挤压晶粒尺寸演变影响的有限元模拟[J]. 金朝阳,殷凯,史伟伟,马恒,严凯. 精密成形工程. 2017(03)
[3]Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金的二次挤压热变形行为[J]. 苏再军,徐雷,刘楚明,曾苏民. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(03)
[4]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[5]AZ31镁合金等通道转角挤压的有限元模拟及试验[J]. 高雷雷,张金中,沙磊. 特种铸造及有色合金. 2016(02)
[6]铸造镁合金在先进航空发动机上的应用[J]. 姚灿,郭芳琼. 装备制造技术. 2015(01)
[7]高性能稀土镁合金的研究及其应用[J]. 席俊杰,刘杰. 热加工工艺. 2014(10)
[8]变形温度对AZ31镁合金等通道转角挤压变形行为的影响[J]. 任国成,赵国群. 中国有色金属学报. 2013(07)
[9]ZK60镁合金管材热挤压成形及组织性能[J]. 王芳,王忠堂. 特种铸造及有色合金. 2013(06)
[10]二次挤压对Mg-Nd-Zn-Zr生物镁合金组织与性能的影响[J]. 章晓波,王章忠,袁广银. 材料热处理学报. 2013(02)
博士论文
[1]AZ31镁合金ECAP挤压过程塑性变形与组织演变规律的研究[D]. 任国成.山东大学 2013
[2]Mg-Nd-Zn-Zr合金微观组织、力学性能和强化机制的研究[D]. 付彭怀.上海交通大学 2009
[3]等通道弯角挤压（ECAP）变形机理数值模拟与实验研究[D]. 徐淑波.山东大学 2006
硕士论文
[1]ZK60合金ECAP-FE变形过程数值模拟研究[D]. 刘越.哈尔滨理工大学 2017
[2]板条挤压ZK60镁合金组织和性能的研究[D]. 胡琼.哈尔滨理工大学 2015
[3]Mg-Zn-Y-Zr合金变通道转角挤压数值模拟与实验研究[D]. 程威.太原科技大学 2013
[4]Mn、RE对AZ61镁合金挤压变形抗力及组织均匀性影响的研究[D]. 屈瑞肖.郑州大学 2013
[5]ZK60镁合金等通道转角挤压数值模拟及实验研究[D]. 初德胜.哈尔滨理工大学 2012
[6]ECAP变形及二次挤压对Mg-Zn-Ca-Mn合金组织与性能的影响[D]. 宋鹏.哈尔滨工业大学 2010
[7]AZ31镁合金等通道转角挤压组织性能的研究[D]. 刘自乾.陕西理工学院 2010
[8]ZK60镁合金等通道角加工组织分析和数值模拟[D]. 周浩.哈尔滨理工大学 2010
[9]挤压工艺对ZK60镁合金组织性能的影响研究[D]. 张晓芳.中北大学 2008
[10]镁合金AZ31等通道转角挤压的有限元模拟研究[D]. 崔少贤.西安理工大学 2006
本文编号：3454145
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 镁及镁合金
1.1.1 镁合金的分类
1.1.2 镁合金的应用
1.2 等通道转角挤压工艺
1.2.1 等通道转角挤压工艺原理
1.2.2 等通道转角挤压工艺对镁合金组织性能的影响
1.2.3 等通道转角挤压工艺存在的问题
1.3 二次挤压工艺的研究现状
1.3.1 二次挤压国内研究现状
1.3.2 二次挤压国外研究现状
1.4 课题背景及意义
1.5 本课题主要研究内容
第2章 ECAP及二次挤压有限元模型的建立
2.1 DEFORM数值仿真软件基本简介
2.2 模拟前处理
2.2.1 有限元模型的构建
2.2.2 建立几何模型
2.2.3 网格划分
2.2.4 有限元模拟参数设定
2.2.5 模拟后处理
2.3 本章小结
第3章 ZK60 镁合金ECAP及二次挤压模拟分析
3.1 前言
3.2 成形过程及载荷分析
3.2.1 ECAP成形过程及载荷分析
3.2.2 二次挤压成形过程及载荷分析
3.3 等效应变分析
3.3.1 成形过程应变场分析
3.3.2 不同温度ECAP应变场分析
3.3.3 不同温度二次挤压应变场分析
3.4 等效应变均匀性分析
3.4.1 不同温度ECAP等效应变均匀性分析
3.4.2 不同温度二次挤压等效应变均匀性分析
3.5 成形过程组织模拟分析
3.5.1 ECAP组织模拟分析
3.5.2 二次挤压组织模拟结果
3.6 本章小结
第4章 ZK60 镁合金ECAP及二次挤压实验研究
4.1 前言
4.2 实验过程及方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验模具
4.2.3挤压实验
4.3 金相显微组织分析
4.4 硬度分析
4.5 晶粒度分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学位论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]二次挤压对AZ61镁合金型材显微组织和力学性能的影响[J]. 英庆昌,王飞. 热加工工艺. 2017(19)
[2]变形温度对镁合金等通道转角挤压晶粒尺寸演变影响的有限元模拟[J]. 金朝阳,殷凯,史伟伟,马恒,严凯. 精密成形工程. 2017(03)
[3]Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金的二次挤压热变形行为[J]. 苏再军,徐雷,刘楚明,曾苏民. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(03)
[4]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[5]AZ31镁合金等通道转角挤压的有限元模拟及试验[J]. 高雷雷,张金中,沙磊. 特种铸造及有色合金. 2016(02)
[6]铸造镁合金在先进航空发动机上的应用[J]. 姚灿,郭芳琼. 装备制造技术. 2015(01)
[7]高性能稀土镁合金的研究及其应用[J]. 席俊杰,刘杰. 热加工工艺. 2014(10)
[8]变形温度对AZ31镁合金等通道转角挤压变形行为的影响[J]. 任国成,赵国群. 中国有色金属学报. 2013(07)
[9]ZK60镁合金管材热挤压成形及组织性能[J]. 王芳,王忠堂. 特种铸造及有色合金. 2013(06)
[10]二次挤压对Mg-Nd-Zn-Zr生物镁合金组织与性能的影响[J]. 章晓波,王章忠,袁广银. 材料热处理学报. 2013(02)
博士论文
[1]AZ31镁合金ECAP挤压过程塑性变形与组织演变规律的研究[D]. 任国成.山东大学 2013
[2]Mg-Nd-Zn-Zr合金微观组织、力学性能和强化机制的研究[D]. 付彭怀.上海交通大学 2009
[3]等通道弯角挤压（ECAP）变形机理数值模拟与实验研究[D]. 徐淑波.山东大学 2006
硕士论文
[1]ZK60合金ECAP-FE变形过程数值模拟研究[D]. 刘越.哈尔滨理工大学 2017
[2]板条挤压ZK60镁合金组织和性能的研究[D]. 胡琼.哈尔滨理工大学 2015
[3]Mg-Zn-Y-Zr合金变通道转角挤压数值模拟与实验研究[D]. 程威.太原科技大学 2013
[4]Mn、RE对AZ61镁合金挤压变形抗力及组织均匀性影响的研究[D]. 屈瑞肖.郑州大学 2013
[5]ZK60镁合金等通道转角挤压数值模拟及实验研究[D]. 初德胜.哈尔滨理工大学 2012
[6]ECAP变形及二次挤压对Mg-Zn-Ca-Mn合金组织与性能的影响[D]. 宋鹏.哈尔滨工业大学 2010
[7]AZ31镁合金等通道转角挤压组织性能的研究[D]. 刘自乾.陕西理工学院 2010
[8]ZK60镁合金等通道角加工组织分析和数值模拟[D]. 周浩.哈尔滨理工大学 2010
[9]挤压工艺对ZK60镁合金组织性能的影响研究[D]. 张晓芳.中北大学 2008
[10]镁合金AZ31等通道转角挤压的有限元模拟研究[D]. 崔少贤.西安理工大学 2006
本文编号：3454145
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