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传统挤压是比较成熟的工艺,但是晶粒细化效果不明显。等径角挤压(ECAE)技术是一种很好的晶粒细化变形方式,并能有效的提高力学性能。本课题将传统挤压和ECAE变形结合起来开发出了新的大变形挤压技术挤压-剪切(Extrusion-Shear)工艺(简称ES)。本文主要研究ES变形过程中微观组织演变和变形后的力学性能以及ES变形工艺。重点讨论了ES变形过程中的晶粒细化机制,变形后的室温力学性能和ES变形过程中的挤压力和应力应变分布等。文章选取应用较广泛的AZ31镁合金作为研究对象。首先采用物理模拟挤压技术,通过对一套热模拟挤压实验装置进行改进,使之能模拟实际工业挤压过程。采用金相显微分析(OM)、X射线衍射分析和EBSD等手段,对挤压前后的AZ31镁合金的显微组织及晶粒尺寸进行了对比,还对不同挤压温度下AZ31镁合金在ES变形过程中的显微组织的演变规律进行了分析;进行室温力学性能测试,探讨ES成型后AZ31镁合金的室温力学性能;采用有限元软件对ES变形工艺进行了模拟分析,对ES变形过程中应力应变分布进行了初步探讨。结果如下:物理模拟发现挤压两边的组织不均匀的问题,原因是转角会引起内侧和外侧应变速率的差异,必须增加相反方向的转角来平衡此差异,最终设计了可以应用于工业生产的大型ES模具。AZ31镁合金经ES变形后,晶粒明显细化。在420℃下ES变形的镁合金晶粒远小于450℃下的晶粒,AZ31镁合金经ES热变形后,合金的室温强韧性得到改善。在420℃下,ES挤压后{0002}基面织构强度下降。并在X和Y轴方向均有偏转,这有利于力学性能的提高。但是在450℃下,{0002}基面衍射峰强比普通挤压区的峰强大很多,说明在高温下,晶粒更容易向基面方向偏转。ES变形挤压条纹的形成是由于挤压变形热引起的局部滑移能力增强,通过自适应转动并调整滑移方向,最终被挤成纤维状。利用有限元软件DEFORM-3D对ES变形过程中的应力应变分布等进行了有限元模拟,发现模拟结果和实验结果基本吻合。