AZ80多向挤压的热模拟及其组织性能影响研究

发布时间：2017-08-23 19:05

  本文关键词：AZ80多向挤压的热模拟及其组织性能影响研究

  更多相关文章： AZ80镁合金 有限元模拟 多向挤压 显微组织 力学性能

【摘要】：多向挤压作为一种可以有效提升材料综合性能的剧烈塑性变形工艺,拥有很高的工业化应用价值。本文以铸态AZA80镁合金为研究对象,利用Deform-3D数值模拟软件对其单向挤压变形过程进行了有限元分析,确定了后续多向挤压过程的工艺参考,对铸态镁合金采用了均匀化处理工艺以消除坯料的铸造缺陷,通过对均匀态AZ80镁合金进行多向挤压处理,有效地细化了晶粒,大幅提高了镁合金力学性能,并研究制定了AZ80镁合金最优的多向挤压工艺参数。通过建立AZ80镁合金的有限元模型并导入Deform-3D软件中,研究其单向挤压过程中行程载荷曲线、等效速度场、等效应力场和等效应变场的变化规律,比较了挤压温度、应变量、挤压速率和润滑条件对镁合金单向挤压过程的影响,根据模拟结果确定对330-390℃、0.3-0.7道次应变量下进行多向挤压实验,挤压力参考值在400KN内,挤压速度应小于5mm/s。对铸态AZ80镁合金进行了均匀化处理以消除铸造缺陷,铸态组织主要由a-Mg基体和分布在晶界上的连续网状第二相β-Mg17Al12所组成,属于典型的离异共晶组织,在350-420℃之间对其分别进行8-20h的保温处理,通过比较组织形貌、XRD和显微硬度,确定了最佳的均匀化处理工艺为：380℃下保温20小时,脆性第二相基本溶入到基体中,枝晶偏析现象得到消除,平均晶粒尺度为104.2μm。最后在不同温度和道次应变量下对均匀态AZ80镁合金进行恒温多向挤压变形实验,利用不断旋转变化的加载轴而向组织内引入交错的变形带,从而剧烈细化晶粒,提高镁合金的塑韧性,比较了不同挤压温度和道次应变量对镁合金多向挤压变形的影响,在温度和变形程度较低时,主要晶粒细化机制为孪生切割机制,在温度和变形程度较大时,主要晶粒细化机制为连续动态再结晶,随着道次应变量的不断增加,晶粒细化的效率逐渐提高,挤压温度的提升会降低合金的变形抗力,但也会造成晶粒的异常长大,通过对比不同的多向挤压工艺发现,最佳的工艺参数为在390℃下恒温多向挤压4道次,此时的组织为均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸为6.6μmm,再结晶晶粒所占比例达到92%,抗拉强度、屈服强度、断后延伸率和显微硬度分别是304.6MPa、214.3MPa、10.75%和83.6。
【关键词】：AZ80镁合金 有限元模拟 多向挤压 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG376;TG146.22
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 前言10
• 1.2 镁合金概述10-13
• 1.2.1 镁合金的发展10-11
• 1.2.2 镁的合金化及分类11-12
• 1.2.3 镁合金的性能及应用12-13
• 1.3 动态再结晶现象13-15
• 1.4 多向挤压技术15-19
• 1.4.1 原理和特点16-17
• 1.4.2 多向挤压的影响因素17-18
• 1.4.3 多向挤压的研究进展与展望18-19
• 1.5 本文研究意义和主要内容19-21
• 2 试验材料与试验方法21-25
• 2.1 引言21
• 2.2 试验材料与流程21-22
• 2.2.1 试验材料21-22
• 2.2.2 试验流程22
• 2.3 试验方法22-25
• 2.3.1 多向挤压22-23
• 2.3.2 显微组织观察23
• 2.3.3 X射线衍射分析23-24
• 2.3.4 室温拉伸试验24
• 2.3.5 断口扫描24
• 2.3.6 硬度测试24-25
• 3 AZ80挤压变形的有限元模拟25-41
• 3.1 有限元分析的基本理论25-27
• 3.1.1 有限元理论的发展25
• 3.1.2 刚塑性有限元基本理论25-27
• 3.2 Deform-3D有限元模拟软件27-29
• 3.2.1 Deform-3D软件概述27-28
• 3.2.2 有限元模型建立28-29
• 3.3 挤压变形模拟结果分析29-40
• 3.3.1 AZ80单向挤压变形过程29-34
• 3.3.2 变形参数对变形的影响34-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 铸态AZ80镁合金均匀化处理工艺研究41-48
• 4.1 铸态AZ80镁合金组织分析41-42
• 4.2 均匀化处理对组织的影响42-44
• 4.3 X射线衍射分析44-46
• 4.4 硬度分析46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 5 恒温多向挤压AZ80镁合金的组织与性能48-64
• 5.1 AZ80在330℃下恒温多向挤压的组织与性能48-50
• 5.1.1 显微组织48-49
• 5.1.2 力学性能49-50
• 5.2 AZ80在360℃下恒温多向挤压的组织与性能50-56
• 5.2.1 显微组织51-53
• 5.2.2 力学性能53-56
• 5.3 AZ80在390℃下恒温多向挤压的组织与性能56-62
• 5.3.1 显微组织57-60
• 5.3.2 力学性能60-62
• 5.4 本章小结62-64
• 结论64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 附录70

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