高强GWZ1042镁合金三维热加工图及可加工性研究

发布时间：2021-04-08 06:37

　　Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金是新开发的超高强韧镁合金。在变形温度350～500℃、应变速率0.001～1 s-1的条件下进行了高强度镁合金Mg-10Gd-4Y-1.5Zn-0.5Zr（GWZ1042）的等温热压缩实验,获得了不同变形条件下的应力应变曲线。基于动态材料模型和Murty失稳判据,利用MATLAB软件建立了可描述材料加工性的三维加工图。结果表明,应变速率越小,温度越高,材料的功率耗散系数越大,可加工性越好;温度越低、应变速率和应变量越大,材料越容易发生流动失稳。基于加工图的热加工窗口和失稳区并结合微观组织和缺陷分析确定,GWZ1042合金最佳成形区间为:变形温度430～500℃,应变速率0.001～0.05 s-1。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(17)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

镁合金GWZ1042在不同应变速率下等温压缩的真应力-应变曲线

参数η从本质上描述了加工件在施加的温度和应变速率范围内的微观变形机制。从上述应力应变曲线中可以获得不同应变条件下，恒定温度和恒定应变速率的流动应力值，从而计算功率耗散系数。随后以温度、应变速率和应变为三维坐标轴，利用MATLAB软件，采用云图方式绘制三维功率耗散图，如图2所示。由图2可知，功率耗散系数随应变、温度和应变速率的变化而改变，说明三个参数对功率耗散系数都有很大的影响。功率耗散系数随热加工参数的变化趋势为：随着温度的升高或应变速率的降低，功率耗散系数升高。高的功率耗散系数主要集中在高温低应变速率区。功率耗散系数越大，即外部输入的能量用于组织演变的比例越大，这样的区域最利于塑性变形，材料的可加工性也越好[11]。此外，可以发现材料在温度为350℃、应变速率为1s-1时，功率耗散系数为最小值，可加工性最差；在温度为500℃、应变速率为0.001s-1时，功率耗散系数达到最大值，可加工性最好。由三维功率耗散图获得的GWZ1042合金优化的热加工窗口为：温度为430～500℃、应变速率为0.001～0.05s-1的区域。

GWZ1042合金的三维流动失稳图如图3所示，图中深色表示安全区，浅色表示失稳区。失稳区会出现流动失稳，这是成形过程中应该避免的区域。由图3可以发现，在低温350～400℃区间、高应变速率0.06～1 s-1区间下材料发生了流动失稳，其他低温低速率区间、高温低速率区间或是高温高速率区间材料都未发生流动失稳。这表明温度越低、应变速率越高，材料越容易发生流动失稳。此外，可以发现材料在应变量小于0.25时，所有的区间都未发生流动失稳。当应变量增加到0.5时，流动失稳区较小。材料在应变量为0.75和1.0下的失稳区都明显大于应变量为0.5下的失稳区，且失稳区都集中在低温高应变速率区间。这表明在低温、高应变速率及大应变量的条件下，材料更容易发生流动失稳。

【参考文献】：
期刊论文
[1]AZ31镁合金的热塑性变形行为及组织演化[J]. 董玺强,毛萍莉,周子荐,刘正.  热加工工艺. 2019(08)
[2]汽车用5182铝合金热变形行为及加工图研究[J]. 刘佳,马志民,臧志雄.  轻合金加工技术. 2019(04)
[3]40Mn钢热变形行为及加工图研究[J]. 孔得磊,雷丽萍,曾攀.  锻压技术. 2019(03)
[4]TC27钛合金的热变形行为及加工图[J]. 李雪飞,沙爱学,黄旭,黄利军.  钛工业进展. 2018(05)
[5]喷射成形7055铝合金的热变形行为和加工图[J]. 王向东,潘清林,熊尚武,刘丽丽,张豪,范曦.  中国有色金属学报. 2018(06)
[6]AZ91D镁合金热变形行为及加工图研究[J]. 邱旭东,王振军,田亮,蔡长春,尚鸿甫,黄飚.  特种铸造及有色合金. 2018(04)
[7]Al-7.0Zn-2.9Mg合金高温变形行为和加工图[J]. 伍波,李龙,夏承东,周德敬.  轻合金加工技术. 2017(12)
[8]基于Murty失稳判据的中碳含钒微合金非调质钢热加工图[J]. 王安东,施轶超,马亚硕,汪一,毛勇全.  热加工工艺. 2017(21)
[9]20CrMnTiH热变形行为及加工图[J]. 陈晓辉,门正兴,马亚鑫,岳太文,刘瑞琳,唐越.  大型铸锻件. 2017(04)
[10]Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的热变形行为及加工图[J]. 朱云鹏,解品,金培鹏.  材料热处理学报. 2017(06)



本文编号：3125049