【摘 要】
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镁合金作为21世纪的绿色结构材料,因其优良的综合性能在轻量化为主的诸多领域有着广阔的发展前景。板材拉深成形工艺是制造业应用广泛的基础工艺,完善镁合金板材的拉深成形技术逐渐成为行业的研究重点,但镁合金常温下的塑性成形性能有限。基于此背景本文对AZ31镁合金铸轧板材进行不同工艺参数下的变形机理研究,总结成形规律,对现实生产有一定的指导意义。以0.1 mm/min、0.5 mm/min、1 mm/min
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镁合金作为21世纪的绿色结构材料,因其优良的综合性能在轻量化为主的诸多领域有着广阔的发展前景。板材拉深成形工艺是制造业应用广泛的基础工艺,完善镁合金板材的拉深成形技术逐渐成为行业的研究重点,但镁合金常温下的塑性成形性能有限。基于此背景本文对AZ31镁合金铸轧板材进行不同工艺参数下的变形机理研究,总结成形规律,对现实生产有一定的指导意义。以0.1 mm/min、0.5 mm/min、1 mm/min、5 mm/min的拉伸速度和25℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃的拉伸温度进行双因素影响的单向拉伸试验,从组织和力学性能的角度分析材料的变形机理;通过Nakajima实验制得了AZ31镁合金板材在150℃、200℃、250℃、300℃条件下的成形极限图;通过有限元模拟软件DYNAFORM模拟与实验对比验证的方法,探究不同工艺参数对筒形件拉深变形的影响,总结成形规律。主要研究结果如下:在200℃及以下镁合金的变形方式为孪生和基面滑移,在200℃以上非基面的滑移和动态再结晶成为塑性变形的主要方式,且温度继续升高,动态再结晶行为连续发生,温度的升高和拉伸速度的降低均对镁合金板料的塑性有显著的增强能力,但是双因素结合起来却并不是叠加的效果,过高的温度和过低的速度下,板材的屈服强度和抗拉强度下降,材料的应变硬化能力明显减弱,变形抗力下降,容易产生塑性失稳。镁合金的成形极限曲线随着温度的升高向次应变两个方向都延展,向主应变方向上升,即材料能承受更大的变形程度而不发生破裂。圆筒形件拉深成形的DYNAFORM模拟和实验结果均表明,高温和低速度有利于拉深成形的进行,但过高的温度结合过低的速度使得材料的强度下降,变形抗力极大降低,容易在变形剧烈的位置发生破裂;差温拉深方法可以显著改善这一现象,且在不产生激冷现象的前提下,温差越大,成形效果越好。最后通过网格应变测量系统验证模拟和实验的准确性,证明总结的变形规律有很大的可信度。
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