【摘 要】
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作为最轻质的金属结构材料,镁及镁合金具有比强度高、阻尼减振性能好和便于回收利用等优点,在汽车、电子通讯及航空航天等领域有着广阔的应用前景。然而,由于镁合金的晶体结构为密排六方结构,室温下易启动的滑移系少,导致其室温塑性变形能力较差。稀土元素（RE）的添加能够在改善镁合金室温塑性变形能力的同时提高材料的强度。其中,Mg-RE-Zn系高强度镁合金材料的力学性能优异,表现出较好的应用前景。目前,高强镁合
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作为最轻质的金属结构材料,镁及镁合金具有比强度高、阻尼减振性能好和便于回收利用等优点,在汽车、电子通讯及航空航天等领域有着广阔的应用前景。然而,由于镁合金的晶体结构为密排六方结构,室温下易启动的滑移系少,导致其室温塑性变形能力较差。稀土元素（RE）的添加能够在改善镁合金室温塑性变形能力的同时提高材料的强度。其中,Mg-RE-Zn系高强度镁合金材料的力学性能优异,表现出较好的应用前景。目前,高强镁合金的挤压或者轧制工艺的研究相对较多也比较成熟,但对于高强镁合金二次变形的研究还比较匮乏。论文以挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金作为研究对象,使用Thermecmastor-Z热模拟试验机对其进行热压缩实验,建立了本构方程,并绘制了热加工图,得到了挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金的最佳加工工艺区间。随后以热压缩数据构建的本构方程为依据,使用有限元分析软件Deform-3D对挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金进行了挤压的数值模拟,分析不同变形温度和不同挤压速率对其在等效应力、等效应变、温度场及挤压力的影响。主要工作结果如下:①使用Thermecmastor-Z热模拟试验机对挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金进行热压缩实验。热变形条件对挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金的流变应力有较大影响,流变应力随变形温度的降低和应变速率的增大而增大。计算得到挤压态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金的激活能与应力指数分别为188.207 KJ/mol和2.25385,构建其本构方程为:ε=1.5519×1013[sinh（0.0154769σ）]2.25385exp（-188207/RT）。②绘制了挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金的热加工图。大部分流变失稳发生在高应变速率区,该区域内,合金所吸收的大部分能量都用于组织演变,因此功率耗散极小值区域也在高应变速率区。挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金的最佳加工区间为:温度420℃-500℃,应变速率0.1-1s-1。③采用Deform-3D对挤压态Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金挤压过程进行了数值模拟。在变形过程中,挤压力经历了缓慢增大、迅速增大和上下波动中缓慢下降三个过程。等效应力、等效应变和温度的变化都集中在挤压模口,即坯料主要变形部分。在一定条件下,挤压温度越高,等效应力越低,等效应变分布越均匀,温度分布也越均匀,挤压力越低;在一定条件下,挤压速率越快,等效应力越大,等效应变分布越均匀且等效应变值越小,温度越高且坯料间的温度差越大。
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