AZ31镁合金压弯—压平复合形变研究
发布时间：2021-08-07 05:09
镁合金具有低的密度和高的比强度,在汽车覆盖件、飞行器和航空器外壳等具有广泛的应用前景。但镁合金属于密排六方晶体的特性,导致室温下可开动的滑移系少,塑性变形困难,限制了镁合金板材的应用。因此,如何提高镁合金室温下的塑性成形性能是扩大镁合金应用范围的关键前提。本文对AZ31镁合金板材的压弯—压平复合形变进行了数值模拟和实验研究,得到以下结果:（1）采用Deform-3D软件模拟了AZ31镁合金压弯—压平复合形变过程,分析了不同复合形变条件后的AZ31镁合金板材的应力场、温度场和载荷的变化规律。（2）研制了压弯—压平复合形变模具,并对AZ31镁合金复合变形进行了实验研究,研究表明,在齿间距20mm、形变温度300℃时,镁合金材料的晶粒细化效果最明显,晶粒细化程度可达45.3%。（3）对压弯—压平复合形变后的镁合金板材进行了力学性能测试,分析了复合形变条件为齿间距30mm、变形温度420℃时的板材力学性能,屈服强度、抗拉强度和延伸率相比原始板材有所提高。（4）分析了AZ31镁合金复合形变后的织构演变规律,结果表明,复合形变后{0001}晶面上的织构强度发生弱化。当齿间距20mm、变形温度380...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
密排六方结构晶体的滑移系
-5-滑移现象发生时，CRSS值大小要远大于发生基面滑移时，其值约为产生基面滑移现象时的100倍[21][22]，随温度的升高产生明显变化，CRSS值急剧降低，因此室温下镁合金柱面和锥面滑移难以启动，塑性较差，这也导致当温度提升到一定程度时，镁合金会展现出超塑性。但由于镁合金在单向应力条件下的塑性变形行为具有较强的各向异性，延展性较差，而在<c>方向上的滑移系启动时，需求的临界剪切应力值较高。生产加工镁合金时若想改善这一缺陷，需要更加完善的工艺参数或改变镁合金中其他合金元素的比例，从而降低临界剪切应力值和织构强度来改善镁合金的延展性[23][24]。1.2.2孪生当镁合金的滑移变形难以进行时，孪生就成为镁合金塑性变形过程中的主要方式。孪生变形是指在切应力的下，晶体材料顺着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切边的现象。孪生对温度和应变速率不敏感，发生孪生的主要因素通常是晶粒具有的较高的施密特（Schmid）因子[25]。孪生在镁合金塑性成形过程中扮演着重要的角色，与滑移互补，当原始晶粒和变形条件存在差异时，滑移和孪生对镁合金塑性变形提供的帮助也不相同[26][27]。深入了解孪生的晶体结构与形核长大方式有助于扩大密排六方金属材料的应用范围[28]。（a）（b）图1.2镁合金中拉伸孪晶和压缩孪晶的受力方向与切变示意图Fig.1.2Schematicdiagramofstressdirectionandshearoftensiletwinsandcompressivetwinsinmagnesiumalloys
-15-第2章有限元模拟计算机已经成为现代生活中必不可少的部分，基于计算机的快速发展，模拟技术迅速成熟，对于一些成本较高、工艺复杂、容错率低的实验，先进行模拟能够显著的提高后续实验的成功率，优化工艺参数，并降低成本。模拟方案：分别在变形温度为300℃，340℃，380℃，420℃；齿间距为20mm，30mm，50mm的条件下进行了基于Deform-3D软件的数值模拟，分析了不同温度及齿间距下的应力尝温度场和微观组织的数值模拟结果。2.1数值模拟前处理2.1.1镁合金的基本物理参数使用的AZ31镁合金的具体物理参数如图2.1所示。（a）杨氏模量（b）热膨胀系数（c）热传导系数（d）比热容图2.1AZ31镁合金物理参数[37]Fig.2.1PhysicalparametersofAZ31magnesiumalloy[37]
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同终轧压下量下AZ31镁合金板材的微观组织与力学性能研究[J]. 陈晖,周涛,李海利,宋登辉,直妍. 热加工工艺. 2019(20)
[2]AZ31镁合金棒材循环扭转变形及其对力学性能的影响[J]. 宋广胜,纪开盛,张士宏. 材料工程. 2019(09)
[3]工艺参数对AZ31镁合金等通道转角挤压过程中挤压力的影响[J]. 沙磊,高雷雷. 塑性工程学报. 2019(04)
[4]基于DEFORM-3D对AZ31镁合金往复挤压变形均匀性有限元分析[J]. 马健,郭学锋,杨文朋,崔红保,于合帅. 塑性工程学报. 2019(03)
[5]异速轧制对AZ31镁合金板组织与织构的影响[J]. 庞灵欢,徐春,陈麒忠. 上海金属. 2018(06)
[6]AZ31镁合金微结构关联的孪生形核与长大统计分析[J]. 陈渊,蓝永庭,张克实,蔡敢为,胡桂娟. 材料导报. 2018(20)
[7]基于二次开发的AZ31镁合金热轧有限元模拟和实验研究[J]. 郭丽丽,王长峰,詹鉴. 塑性工程学报. 2017(06)
[8]Improving the corrosion properties of magnesium AZ31 alloy GTA weld metal using microarc oxidation process[J]. M.Siva Prasad,M.Ashfaq,N.Kishore Babu,A.Sreekanth,K.Sivaprasad,V.Muthupandi. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(05)
[9]高性能铸造稀土镁合金的发展[J]. 陈巧旺,汤爱涛,许婷熠,王玉容,叶俊华,潘复生. 材料导报. 2016(17)
[10]AZ31镁合金复合形变的微观组织及力学性能[J]. 王忠堂,翟梽锦,刘立志. 材料热处理学报. 2016(08)
博士论文
[1]镁合金环件锻造成形工艺与组织性能研究[D]. 黄浩.重庆大学 2017
[2]密排六方金属中变形孪晶精细结构及孪生行为的透射电镜研究[D]. 孙奇.重庆大学 2017
[3]基于外加能量场的镁合金焊接冶金过程及微观组织研究[D]. 袁涛.天津大学 2016
[4]合金元素对镁合金临界剪切应力与力学行为影响的研究[D]. 曾迎.重庆大学 2015
[5]纯镁和二元镁合金的导热行为研究[D]. 应韬.哈尔滨工业大学 2015
[6]镁合金变形组织、织构的演变规律及其力学行为研究[D]. 万刚.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]AZ31变形镁合金拉深成形机理研究[D]. 朱慧文.沈阳工业大学 2019
[2]AZ31镁合金板材复合形变工艺及组织演变规律研究[D]. 刘鲁铭.沈阳理工大学 2018
[3]GH4169镍基高温合金轴向摩擦焊接头微观组织与力学性能[D]. 白晓阳.山东大学 2017
[4]电脉冲辅助AZ31B镁合金板材弯曲成形试验研究[D]. 王磊.山东大学 2017
[5]Al对Mg-Li-Sn合金组织及性能的影响研究[D]. 邵红岩.重庆大学 2017
[6]晶界不同体积的沉淀相对AZ80镁合金组织与性能影响的研究[D]. 姚青山.重庆大学 2017
[7]AZ80+0.4%Ce轮毂挤压成形过程中组织演变及工艺模拟优化研究[D]. 宗星星.中北大学 2016
[8]AZ31镁合金NSA-TIG焊接溶池运动规律及接头性能强化机理研究[D]. 谢雄.重庆大学 2016
[9]AZ31镁合金的压缩变形及再结晶行为研究[D]. 周德智.大连理工大学 2015
[10]AZ31镁合金薄板成形性能研究[D]. 金柯.辽宁科技大学 2015
本文编号：3327144
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
密排六方结构晶体的滑移系
-5-滑移现象发生时，CRSS值大小要远大于发生基面滑移时，其值约为产生基面滑移现象时的100倍[21][22]，随温度的升高产生明显变化，CRSS值急剧降低，因此室温下镁合金柱面和锥面滑移难以启动，塑性较差，这也导致当温度提升到一定程度时，镁合金会展现出超塑性。但由于镁合金在单向应力条件下的塑性变形行为具有较强的各向异性，延展性较差，而在<c>方向上的滑移系启动时，需求的临界剪切应力值较高。生产加工镁合金时若想改善这一缺陷，需要更加完善的工艺参数或改变镁合金中其他合金元素的比例，从而降低临界剪切应力值和织构强度来改善镁合金的延展性[23][24]。1.2.2孪生当镁合金的滑移变形难以进行时，孪生就成为镁合金塑性变形过程中的主要方式。孪生变形是指在切应力的下，晶体材料顺着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切边的现象。孪生对温度和应变速率不敏感，发生孪生的主要因素通常是晶粒具有的较高的施密特（Schmid）因子[25]。孪生在镁合金塑性成形过程中扮演着重要的角色，与滑移互补，当原始晶粒和变形条件存在差异时，滑移和孪生对镁合金塑性变形提供的帮助也不相同[26][27]。深入了解孪生的晶体结构与形核长大方式有助于扩大密排六方金属材料的应用范围[28]。（a）（b）图1.2镁合金中拉伸孪晶和压缩孪晶的受力方向与切变示意图Fig.1.2Schematicdiagramofstressdirectionandshearoftensiletwinsandcompressivetwinsinmagnesiumalloys
-15-第2章有限元模拟计算机已经成为现代生活中必不可少的部分，基于计算机的快速发展，模拟技术迅速成熟，对于一些成本较高、工艺复杂、容错率低的实验，先进行模拟能够显著的提高后续实验的成功率，优化工艺参数，并降低成本。模拟方案：分别在变形温度为300℃，340℃，380℃，420℃；齿间距为20mm，30mm，50mm的条件下进行了基于Deform-3D软件的数值模拟，分析了不同温度及齿间距下的应力尝温度场和微观组织的数值模拟结果。2.1数值模拟前处理2.1.1镁合金的基本物理参数使用的AZ31镁合金的具体物理参数如图2.1所示。（a）杨氏模量（b）热膨胀系数（c）热传导系数（d）比热容图2.1AZ31镁合金物理参数[37]Fig.2.1PhysicalparametersofAZ31magnesiumalloy[37]
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同终轧压下量下AZ31镁合金板材的微观组织与力学性能研究[J]. 陈晖,周涛,李海利,宋登辉,直妍. 热加工工艺. 2019(20)
[2]AZ31镁合金棒材循环扭转变形及其对力学性能的影响[J]. 宋广胜,纪开盛,张士宏. 材料工程. 2019(09)
[3]工艺参数对AZ31镁合金等通道转角挤压过程中挤压力的影响[J]. 沙磊,高雷雷. 塑性工程学报. 2019(04)
[4]基于DEFORM-3D对AZ31镁合金往复挤压变形均匀性有限元分析[J]. 马健,郭学锋,杨文朋,崔红保,于合帅. 塑性工程学报. 2019(03)
[5]异速轧制对AZ31镁合金板组织与织构的影响[J]. 庞灵欢,徐春,陈麒忠. 上海金属. 2018(06)
[6]AZ31镁合金微结构关联的孪生形核与长大统计分析[J]. 陈渊,蓝永庭,张克实,蔡敢为,胡桂娟. 材料导报. 2018(20)
[7]基于二次开发的AZ31镁合金热轧有限元模拟和实验研究[J]. 郭丽丽,王长峰,詹鉴. 塑性工程学报. 2017(06)
[8]Improving the corrosion properties of magnesium AZ31 alloy GTA weld metal using microarc oxidation process[J]. M.Siva Prasad,M.Ashfaq,N.Kishore Babu,A.Sreekanth,K.Sivaprasad,V.Muthupandi. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(05)
[9]高性能铸造稀土镁合金的发展[J]. 陈巧旺,汤爱涛,许婷熠,王玉容,叶俊华,潘复生. 材料导报. 2016(17)
[10]AZ31镁合金复合形变的微观组织及力学性能[J]. 王忠堂,翟梽锦,刘立志. 材料热处理学报. 2016(08)
博士论文
[1]镁合金环件锻造成形工艺与组织性能研究[D]. 黄浩.重庆大学 2017
[2]密排六方金属中变形孪晶精细结构及孪生行为的透射电镜研究[D]. 孙奇.重庆大学 2017
[3]基于外加能量场的镁合金焊接冶金过程及微观组织研究[D]. 袁涛.天津大学 2016
[4]合金元素对镁合金临界剪切应力与力学行为影响的研究[D]. 曾迎.重庆大学 2015
[5]纯镁和二元镁合金的导热行为研究[D]. 应韬.哈尔滨工业大学 2015
[6]镁合金变形组织、织构的演变规律及其力学行为研究[D]. 万刚.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]AZ31变形镁合金拉深成形机理研究[D]. 朱慧文.沈阳工业大学 2019
[2]AZ31镁合金板材复合形变工艺及组织演变规律研究[D]. 刘鲁铭.沈阳理工大学 2018
[3]GH4169镍基高温合金轴向摩擦焊接头微观组织与力学性能[D]. 白晓阳.山东大学 2017
[4]电脉冲辅助AZ31B镁合金板材弯曲成形试验研究[D]. 王磊.山东大学 2017
[5]Al对Mg-Li-Sn合金组织及性能的影响研究[D]. 邵红岩.重庆大学 2017
[6]晶界不同体积的沉淀相对AZ80镁合金组织与性能影响的研究[D]. 姚青山.重庆大学 2017
[7]AZ80+0.4%Ce轮毂挤压成形过程中组织演变及工艺模拟优化研究[D]. 宗星星.中北大学 2016
[8]AZ31镁合金NSA-TIG焊接溶池运动规律及接头性能强化机理研究[D]. 谢雄.重庆大学 2016
[9]AZ31镁合金的压缩变形及再结晶行为研究[D]. 周德智.大连理工大学 2015
[10]AZ31镁合金薄板成形性能研究[D]. 金柯.辽宁科技大学 2015
本文编号：3327144
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3327144.html
教材专著
