航空用镁合金预变形-正挤压扭转变形加工工艺研究

来源 :湖南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:minyuan07
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镁合金作为铝合金的竞争者,由于其比强度高、密度低,具有很好的航空应用潜力。由于镁合金为密排六方结构(HCP),导致其室温下充分的塑性变形困难,然而,传统的挤压变形工艺使镁合金具有较强的基面织构且金相组织不均匀,导致力学性能较差。  本文采用预变形-正挤压扭转变形(复合工艺)新型加工工艺对 AQ80 镁合金进行挤压变形,改善其力学性能。通过热压缩实验建立不同变形条件(变形温度为250~400℃、应变速率为0.001~5s-1)下,预变形AQ80镁合金的本构方程和热加工图。并利用预变形AQ80镁合金本构方程作为材料库,对复合工艺变形过程进行有限元分析,探讨不同正挤压扭转变形(Forward Extrusion and Twist Deformation,FETD)模具结构参数对预变形AQ80镁合金等效应变、金属流速,以及挤压力的影响。结合有限元分析结果对复合工艺进行实验研究,其研究结果如下:  (1)预变形AQ80镁合金流变应力随着变形温度升高和应变速率下降而减小。通过建立的热加工图与对应的微观组织,分析得出预变形AQ80镁合金较合适的热加工工艺范围在应变速率0.001~0.01 s-1,温度为300~400℃。  (2)有限元分析复合工艺的挤压过程,得出当扭转角γ=30°,扭转长度L=15mm时,有助于提高FETD模具挤压成型能力。  (3)AQ80镁合金经过复合工艺后晶粒显著细化,随着挤压温度(310℃、340℃、370℃、400℃)的升高晶粒大小增加明显。低温(310℃)和高温(400℃)分别对微观组织的演变有着不同的影响,310℃时金相组织和第二相细小且分布相对均匀,预变形工艺在其中起到很好调节作用,而400℃时预变形工艺的作用不明显,金相组织和第二相粗大且分布不均匀。  (4)复合工艺后AQ80镁合金基面织构强度相比传统挤压工艺显著弱化,但高温(400℃)时使得基面织构强度比低温(310℃)时高。  (5)随着复合工艺挤压温度的升高,AQ80镁合金压缩率(δ)逐渐增大其值分别为16.3%、18.1%、21.5%、22.8%,而屈服强度(YS)总体为下降的趋势其值分别为:192 Mpa、195 Mpa、130 Mpa、119Mpa,抗压强度(UCS)分别为462Mpa、469Mpa、481Mpa、457Mpa。挤压温度为370℃时AQ80镁合金强韧性较好。
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