镁合金挤压成形热力耦合晶体塑性-动态再结晶集成计算
发布时间：2022-07-15 11:13
镁合金材料作为工业应用中最轻的结构金属材料,具有广泛的应用价值,并已应用在航天航空、电子电器等各个领域。热挤压变形镁合金通常比铸态镁合金组织更加致密,易于实现更高加工精度,能够大大提高材料的机械性能和稳定性。镁合金热挤压变形过程通常在高温下进行,变形过程中伴随着动态再结晶现象的产生,材料晶粒尺寸将得到细化。由于变形环境封闭变形量较大,在较高成形速度下变形热将引起材料温升,同时变形材料在不同区域变形将经历不同的变形路径,这些因素都直接影响到挤压态镁合金的微观组织和机械性能。本文选取Mg-1Al合金为研究对象,通过试验、理论推导和数值模拟相结合的方法,建立综合描述镁合金热变形过程的热力耦合的晶体塑性-动态再结晶模型,对镁合金热变形及热挤压变形过程进行了宏微观集成计算。论文的主要工作如下:（1）Mg-1Al合金单轴热压缩变形试验的研究。选取Mg-1Al镁合金材料为研究对象,在熔炼均匀化处理后对铸态材料在0.01s-1~10s-1应变率,673K~773K温度变形条件下进行系统的单压热压缩试验。利用金相观察及XRD、EBSD等测试手段对变形前后的材料...
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 镁合金热挤压变形概述
1.3 镁合金热变形研究现状
1.3.1 镁合金热变形微观机理介绍
1.3.2 热变形试验研究
1.3.3 镁合金热变形建模方法
1.4 目前研究存在的主要问题
1.5 本文研究方法与结构
第二章 镁合金单轴热压缩变形试验研究
2.1 引言
2.2 材料与试验
2.2.1 材料熔炼与热处理
2.2.2 单轴热压缩试验
2.2.3 微观组织与织构测试
2.3 试验结果分析
2.3.1 等温单轴热压缩试验结果
2.3.2 1s~(-1)变率下变形热温升效应对比试验结果
2.3.3 变温单轴热压缩试验结果
2.4 本章小结
第三章 镁合金热力耦合晶体塑性-动态再结晶模型
3.1 引言
3.2 基于位错密度的晶体塑性-动态再结晶模型
3.2.1 粘塑性多晶体塑性自洽模型
3.2.2 位错密度演化方程
3.2.3 临界剪切应力的演化
3.2.4 晶体塑性-动态再结晶模型
3.3 热力耦合晶体塑性-动态再结晶模型
3.4 热力耦合模型参数确定与模型验证
3.4.1 镁合金热变形VPSC-DRX模型参数拟合
3.4.2 模型参数演化方程建立
3.4.3 模型验证与应用
3.5 本章小结
第四章 镁合金热挤压变形试验研究
4.1 引言
4.2 试验设计
4.2.1 圆棒挤压试验
4.2.2 型材挤压试验
4.3 圆棒挤压试验结果
4.3.1 变形热效应影响试验结果
4.3.2 挤压变形路径影响试验结果
4.4 型材挤压试验结果
4.5 本章小结
第五章 镁合金热挤压过程集成计算
5.1 引言
5.2 镁合金热挤压集成计算
5.3 圆棒热挤压过程集成计算
5.3.1 圆棒热挤压变形热温升效应模拟
5.3.2 圆棒热挤压变形路径的影响研究
5.4 型材挤压集成模拟
5.4.1 截面不同位置材料变形路径计算
5.4.2 型材不同变形位置材料变形集成计算
5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 研究结论
6.2 本文创新点
6.3 展望
参考文献
符号与缩写
致谢
攻读博士学位期间论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金织构演化晶体塑性力学模型的研究进展[J]. 林金保,任伟杰,王心怡. 材料导报. 2016(01)
[2]镁合金的塑性变形机制和孪生变形研究[J]. 詹美燕,李春明,尚俊玲. 材料导报. 2011(03)
[3]镁合金塑性变形机理研究进展[J]. 刘庆. 金属学报. 2010(11)
[4]模具结构对AZ91镁合金挤压成形性能的影响[J]. 黄东男,李静媛,谢建新. 塑性工程学报. 2009(04)
[5]镁合金在汽车轻量化方面的应用[J]. 孙景林,郭静. 轻金属. 2008(07)
[6]镁及镁合金动态再结晶研究进展[J]. 刘楚明,刘子娟,朱秀荣,周海涛. 中国有色金属学报. 2006(01)
[7]压铸镁合金在汽车工业中的应用和发展趋势[J]. 刘正,王中光,王越,李峰,韩行林,Friendrich Klein. 特种铸造及有色合金. 2002(S1)
[8]变形镁合金材料的研究进展[J]. 余琨,黎文献,李松瑞. 轻合金加工技术. 2001(07)
[9]镁合金在电子器材壳体中的应用[J]. 吕渠东,吕宜振,曾小勤,丁文江,卢晨. 材料导报. 2000(06)
博士论文
[1]AZ31镁合金挤压成形微观组织演化的试验研究与数值模拟[D]. 黄诗尧.上海交通大学 2010
本文编号：3661939
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 镁合金热挤压变形概述
1.3 镁合金热变形研究现状
1.3.1 镁合金热变形微观机理介绍
1.3.2 热变形试验研究
1.3.3 镁合金热变形建模方法
1.4 目前研究存在的主要问题
1.5 本文研究方法与结构
第二章 镁合金单轴热压缩变形试验研究
2.1 引言
2.2 材料与试验
2.2.1 材料熔炼与热处理
2.2.2 单轴热压缩试验
2.2.3 微观组织与织构测试
2.3 试验结果分析
2.3.1 等温单轴热压缩试验结果
2.3.2 1s~(-1)变率下变形热温升效应对比试验结果
2.3.3 变温单轴热压缩试验结果
2.4 本章小结
第三章 镁合金热力耦合晶体塑性-动态再结晶模型
3.1 引言
3.2 基于位错密度的晶体塑性-动态再结晶模型
3.2.1 粘塑性多晶体塑性自洽模型
3.2.2 位错密度演化方程
3.2.3 临界剪切应力的演化
3.2.4 晶体塑性-动态再结晶模型
3.3 热力耦合晶体塑性-动态再结晶模型
3.4 热力耦合模型参数确定与模型验证
3.4.1 镁合金热变形VPSC-DRX模型参数拟合
3.4.2 模型参数演化方程建立
3.4.3 模型验证与应用
3.5 本章小结
第四章 镁合金热挤压变形试验研究
4.1 引言
4.2 试验设计
4.2.1 圆棒挤压试验
4.2.2 型材挤压试验
4.3 圆棒挤压试验结果
4.3.1 变形热效应影响试验结果
4.3.2 挤压变形路径影响试验结果
4.4 型材挤压试验结果
4.5 本章小结
第五章 镁合金热挤压过程集成计算
5.1 引言
5.2 镁合金热挤压集成计算
5.3 圆棒热挤压过程集成计算
5.3.1 圆棒热挤压变形热温升效应模拟
5.3.2 圆棒热挤压变形路径的影响研究
5.4 型材挤压集成模拟
5.4.1 截面不同位置材料变形路径计算
5.4.2 型材不同变形位置材料变形集成计算
5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 研究结论
6.2 本文创新点
6.3 展望
参考文献
符号与缩写
致谢
攻读博士学位期间论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金织构演化晶体塑性力学模型的研究进展[J]. 林金保,任伟杰,王心怡. 材料导报. 2016(01)
[2]镁合金的塑性变形机制和孪生变形研究[J]. 詹美燕,李春明,尚俊玲. 材料导报. 2011(03)
[3]镁合金塑性变形机理研究进展[J]. 刘庆. 金属学报. 2010(11)
[4]模具结构对AZ91镁合金挤压成形性能的影响[J]. 黄东男,李静媛,谢建新. 塑性工程学报. 2009(04)
[5]镁合金在汽车轻量化方面的应用[J]. 孙景林,郭静. 轻金属. 2008(07)
[6]镁及镁合金动态再结晶研究进展[J]. 刘楚明,刘子娟,朱秀荣,周海涛. 中国有色金属学报. 2006(01)
[7]压铸镁合金在汽车工业中的应用和发展趋势[J]. 刘正,王中光,王越,李峰,韩行林,Friendrich Klein. 特种铸造及有色合金. 2002(S1)
[8]变形镁合金材料的研究进展[J]. 余琨,黎文献,李松瑞. 轻合金加工技术. 2001(07)
[9]镁合金在电子器材壳体中的应用[J]. 吕渠东,吕宜振,曾小勤,丁文江,卢晨. 材料导报. 2000(06)
博士论文
[1]AZ31镁合金挤压成形微观组织演化的试验研究与数值模拟[D]. 黄诗尧.上海交通大学 2010
本文编号：3661939
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