AZ31镁合金板材的限制性模压工艺研究

发布时间：2017-09-09 00:12

  本文关键词：AZ31镁合金板材的限制性模压工艺研究

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【摘要】：镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有广阔的应用前景,对高性能变形镁合金的研究是目前材料研究领域的热点。镁合金由于晶体的密排六方结构以及基面织构所引起的各向异性,其塑性加工性能较差。通过在材料内部累积产生大的塑性变形来细化晶粒是提高多晶金属材料塑性成形性能的重要途径。限制性模压工艺(Constrained Groove Pressing, CGP)作为一种适用板材的大塑性变形工艺,具有设备要求低、剪切应变量大等优势。目前CGP工艺主要应用在常温下塑性成形性能较好的材料上,对镁合金这种常温塑性成形性能较差的材料的CGP工艺研究较少。因此系统的研究镁合金的CGP工艺具有重要的理论意义与应用价值。本文以AZ31镁合金为实验材料,使用DEFORM建立AZ31镁合金板材CGP工艺的刚塑性有限元模型,对AZ31镁合金CGP变形的过程进行了研究。详细分析了变形过程中材料的流动规律和应变场分布,研究了CGP变形道次、模具齿倾角和模具齿宽等工艺参数对变形过程的影响,分析了变形过程中变形载荷的特点。根据数值模拟的结果设计了用于AZ31镁合金CGP变形的实验模具,并进行了实验研究。通过金相观察和XRD测试研究了CGP变形过程中晶粒组织和晶粒取向的演化规律。对CGP变形板材试样进行热拉伸试验,分析CGP工艺对板材热拉伸性能的影响。研究了实验过程中的变形温度、变形速率以及模压方式对镁合金微观组织和力学性能的影响规律。采用CGP变形工艺在镁合金板材内部获得了超细晶组织。对CGP变形镁合金的退火工艺进行了初步的研究。研究了退火温度对不同道次CGP变形板材微观组织和力学性能的影响。研究了退火过程中微观组织形态和晶粒取向的变化并分析了其变化机理。研究了退火工艺对CGP变形板材热拉伸性能的影响规律,分析了工艺参数和微观组织形态对热拉伸过程中变形机理的影响。
【关键词】：AZ31镁合金 限制性模压 微观结构 力学性能 数值模拟
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要11-12
• Abstract12-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 引言14
• 1.2 变形镁合金的性质及特点14-16
• 1.2.1 镁合金塑性变形机理14-15
• 1.2.2 变形镁合金的板织构15-16
• 1.2.3 镁合金的超塑性与动态再结晶16
• 1.3 常见的剧烈塑性变形(SPD)工艺16-20
• 1.3.1 等径角挤压16-17
• 1.3.2 连续剪切变形工艺17-18
• 1.3.3 连续限制板带剪切工艺18
• 1.3.4 累积叠轧工艺18-19
• 1.3.5 等径角轧制19
• 1.3.6 反复弯曲工艺19-20
• 1.4 限制性模压变形工艺20-23
• 1.4.1 CGP工艺的工艺原理20-21
• 1.4.2 CGP工艺的理论分析21-22
• 1.4.3 CGP工艺的研究现状22-23
• 1.5 论文主要研究内容23-26
• 第二章 实验方案26-38
• 2.1 实验材料26
• 2.2 实验设备26-27
• 2.3 CGP模具设计27-31
• 2.3.1 设计要求27-28
• 2.3.2 设计过程28-30
• 2.3.3 设计结果30-31
• 2.4 CGP实验方案31-33
• 2.4.1 CGP实验操作31-32
• 2.4.2 CGP工艺研究方案32-33
• 2.4.3 退火处理33
• 2.5 金相组织观察33-34
• 2.6 晶粒取向分析34-35
• 2.6.1 XRD测试设备34
• 2.6.2 XRD测试晶粒取向的方法34-35
• 2.7 力学性能测试35-36
• 2.7.1 热拉伸实验35
• 2.7.2 应力-应变曲线35-36
• 2.8 本章小结36-38
• 第三章 AZ31镁合金板材CGP工艺的有限元数值模拟38-56
• 3.1 引言38
• 3.2 有限元法简介38-39
• 3.2.1 有限元法分类38
• 3.2.2 DEFROM软件介绍38-39
• 3.3 有限元模型的建立39-41
• 3.3.1 几何模型39-40
• 3.3.2 材料模型40-41
• 3.4 单道次CGP变形的特点41-46
• 3.4.1 模压变形过程分析41-44
• 3.4.2 应变场的分布44-46
• 3.5 工艺参数对CGP变形的影响46-51
• 3.5.1 CGP模压道次46-49
• 3.5.2 模具齿倾角49-50
• 3.5.3 模具齿宽50-51
• 3.6 CGP模具的载荷分析51-53
• 3.7 本章小结53-56
• 第四章 AZ31镁合金板材CGP工艺的实验研究56-76
• 4.1 引言56
• 4.2 试样形貌与成形载荷56-58
• 4.3 CGP变形AZ31镁合金板材的微观组织58-63
• 4.3.1 金相组织58-60
• 4.3.2 XRD分析60-63
• 4.4 CGP变形AZ31镁合金板材的力学性能63-66
• 4.4.1 拉伸试样形貌63-64
• 4.4.2 拉伸性能分析64-66
• 4.5 工艺条件对AZ31镁合金CGP板材的影响66-73
• 4.5.1 温度的影响66-69
• 4.5.2 变形速率的影响69-71
• 4.5.3 模压方式的影响71-73
• 4.6 本章小结73-76
• 第五章 CGP工艺制备的AZ31镁合金板材退火工艺研究76-84
• 5.1 引言76
• 5.2 退火对CGP变形AZ31镁合金板材微观组织的影响76-80
• 5.2.1 模压道次的影响76-77
• 5.2.2 退火温度的影响77-79
• 5.2.3 XRD分析79-80
• 5.3 退火对CGP变形AZ31镁合金板材力学性能的影响80-82
• 5.3.1 真应力-真应变曲线80-81
• 5.3.2 热拉伸性能81-82
• 5.4 本章小结82-84
• 第六章 结论及展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-92
• 致谢92-93
• 附件93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吴永泉;杨开怀;彭开萍;陈文哲;;模压变形法的研究现状[J];热加工工艺;2010年01期

2 王益志;镁合金开发中的某些新思路[J];特种铸造及有色合金;2001年S1期

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本文编号：817144