AZ31B镁合金限制模压变形工艺的实验与数值模拟研究

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镁合金是目前工程领域运用的最轻的金属,具备高强度,高弹性模量,良好的散热性以及消震性等优势,相对于铝合金能够承受更大的冲击载荷,对有机物和碱的侵蚀有更好的防护能力。在交通运输、航空、航天等工程领域的结构轻量化中具备非常广阔的应用前景。然而,镁合金是密排六方的晶体结构,室温下塑性变形能力非常差,同时脆性大、强度低,这些缺点严重限制了镁合金的应用。近年来逐渐发展起来的一种适用于制备大体积超细晶金属板材的新工艺——限制性模压工艺,该工艺可显著提升材料的综合性能。因此,研究镁合金的限制模压工艺对于其性能提升和促进镁合金的工程应用等,都具有重要的理论和工程意义。  本文通过数值模拟与实验,针对限制模压工艺参数对AZ31B镁合金的微观组织、织构以及力学性能的影响及其内在的变形机理等进行了系统研究,论文的主要研究工作如下:  (1)根据Johnson Cook本构方程建立了AZ31B镁合金的本构模型。基于ABAQUS软件平台,建立了限制模压变形过程的有限元分析模型。进行了三种变形路径下2道次的限制模压变形仿真分析,研究了变形次数、变形温度以及变形路径等对AZ31B镁合金试样的晶粒尺寸、等效应变分布及成形载荷等的影响规律。  (2)在多个温度下进行了不同变形路径的多道次限制模压变形实验,确定了合理的实验条件。对各工艺条件下进行限制模压变形后的试样进行了金相分析、X射线衍射分析和电子背散射衍射分析等,系统性地研究了变形次数、变形温度和变形路径等工艺条件对AZ31B镁合金板材微观组织变化及变形织构的影响规律,揭示了限制模压工艺对镁合金板材力学性能影响的内在机理。  (3)进行了室温拉伸试验和SEM断口形貌分析等,研究了工艺条件对变形后镁合金试样的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、应变硬化指数和塑性应变比等的影响规律,分析了限制模压变形后板料综合性能的变化。
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