预测热变形过程中工件内部微观组织的演化对于镁合金零件热变形工艺设计和产品质量控制具有特别重要的意义。目前进行这一工作的主要困难在于缺乏系统准确的镁合金材料参数,为此本文对镁合金AZ31D进行了热变形性能实验研究和材料本构参数识别。 首先对考虑动态再结晶过程的粘塑性本构关系进行了理论推导,确定需要识别的全部材料本构参数,然后针对目标函数与优化算法两个关键问题讨论了参数识别反分析方法的理论基础,并建立了基于方差估计准则的目标函数和包括遗传算法、高斯—牛顿算法和多种算法优势在内的混合全局优化算法。 通过热压缩变形实验和变形后实验的金相观察,本文研究镁合金AZ31D的热变形性能和微观组织演化规律,给出了动态再结晶所有特征参数随Z参数变化规律的定量描述;发现了镁合金热压缩变形出现剪切断裂的临界条件是Z参数大于2.61E+6。在本文限定的实验条件下,镁合金AZ31D的热变形和晶粒细化都遵守单峰型动态再结晶的基本规律;对本文所用材料,动态再结晶的晶粒尺寸可以达到10μm以下。 通过对实验数据的分析计算,本文建立了参数识别所需要的各种数据,包括:材料参数的参考值和取值范围、可行域增强算子数据、热压缩实验载荷-位移曲线数据、动态再结晶和晶粒度数据等。 最后,应用所建立的参数识别反分析方法和根据实验结果为参数识别所准备的全部数据,本文进行镁合金AZ31D的材料参数识别,得到了一组优化的材料本构参数。将所得到材料参数带入刚塑性有限元热锻工艺模拟软件,对一个实际镁合金零件的热挤压成形过程进行了数值模拟。将零件内晶粒度以及其它微观组织变量的数值模拟结果与实验结果进行比较,发现数值模拟给出的晶粒尺寸分布与实际镁合金零件的金相分析结果吻合很好。这证明了本文通过反分析的方法得到材料参数的可靠性和正确性,也证明了文献[52]提出的本构模型的通用性,不仅适合于钢,也适合于镁合金。