AZ61镁合金压弯—压平复合形变微观组织演变规律研究
发布时间：2022-01-15 00:10
镁合金是一种轻的金属材料,属于密排六方的晶体结构,在室温下滑移系少,导致材料在室温条件下塑性变形能力低,因此限制了镁合金的广泛应用。本文的研究目标是通过压弯-压平复合形变的方法改善镁合金材料的组织性能和力学性能,提高镁合金材料的塑性成形能力,拓宽镁合金材料的应用领域。本文采用数值模拟方法和实验方法研究了AZ61镁合金板材压弯-压平复合变形过程中的平均晶粒尺寸的变化规律,分析了复合形变后力学性能和织构强度的变化规律及影响因素。得出了以下研究成果:（1）采用Deform-3D软件对AZ61镁合金板材压弯-压平复合变形过程进行了数值模拟,分析了变形区温度场和应力场的分布规律,优化了工艺参数。采用元胞自动机（CA）法对镁合金压弯-压平复合形变过程中组织演变规律进行了数值模拟研究,模拟结果与实验结果相吻合,二者相对误差小于16.4%。（2）在镁合金压弯-压平复合形变过程中,形变温度的升高和齿间距的减少可以促进镁合金动态再结晶的发生。经过复合形变后,AZ61镁合金晶粒尺寸由初始晶粒尺寸的26.3μm细化到16.3μm,晶粒细化程度达到37.8%。（3）采用EBSD测试技术研究了镁合金复合变形后的织...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AZ61镁合金的物性参数
沈阳理工大学硕士学位论文-10-2.3确定模拟参数2.3.1变形温度考虑到镁合金的动态再结晶温度以及实验的环境条件，镁合金的动态再结晶温度一般为250℃左右，温度太低不足以使位错进行重组，动态再结晶难以发生。考虑到镁合金板材本身散热较快，选取温度要比250℃高。考虑到上述因素的影响，本实验选取的变形温度为320℃、360℃、400℃、440℃。2.3.2压下量模具齿间距的选取主要依据课题组以前的实验参数并进行了优化设计，为了防止加热后的镁合金散热过快所以齿间距不易过大，若齿间距过小，经过压弯后再压平过程中，容易形成表面的堆积。所以在模具设计时候齿间距选取了15mm、20mm、30mm、50mm。图2.2（a）为模拟过程中的模具与坯料的几何模型图，（b）为弯曲示意图，其中弯曲工艺参数s表示齿间距，h表示齿高。（a）几何模型图（b）弯曲示意图图2.2模具与坯料的几何模型Fig.2.2Geometricmodelofmoldandblank2.4温度场的分布规律2.4.1齿间距对温度场的影响图2.3为在变形温度为320℃时压下量h为8mm时，齿间距s分别为15mm、20mm、30mm、50mm的温度常
第2章镁合金复合形变过程数值模拟-11-（a）s=15mm（b）s=20mm（c）s=30mm（d）s=50mm图2.3温度场的模拟结果（变形温度320℃）Fig.2.3Simulationresultsoftemperaturefield(deformationtemperature320℃)从图中可以看出当初始温度和压下量一定时，齿间距为15mm时材料的温度变为281℃，齿间距为20mm时材料的温度变为285℃，齿间距为30mm时材料的温度变为304℃，齿间距为50mm时材料的温度变为351℃。随着齿间距的增大，温度降低幅度越小，温度降低幅度从39℃降至5℃。当齿间距分别为15mm和20mm时，由于在模拟过程中设置了热传导系数，所以当齿间距比较小时，材料发生塑性变形会由于内部的摩擦而产生热量，产生的热量大于热传导，所以材料的温度会有所上升；齿间距为30mm，温度上升幅度不大。随着齿间距的变化，材料温度的最大降幅为39℃，最小降幅为5℃。这是由于齿间距比较小时，镁合金发生变形的区域增加，变形量增加，材料发生了大量的塑性变形，所以需要的热量增多，产生的热量要抵消与空气接触时损失的热量，更有利于发生动态再结晶，有利于组织细化，提高材料的性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含铈镁合金组织和性能的研究进展[J]. 肖璐,潘复生. 金属热处理. 2019(10)
[2]Microstructure and Texture Evolution During the Direct Extrusion and Bending–Shear Deformation of AZ31 Magnesium Alloy[J]. Xiao-Ye Liu,Li-Wei Lu,Kun Sheng,Tao Zhou. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(06)
[3]热变形条件下V-10Cr-5Ti合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟（英文）[J]. 曹倬菡,孙宇,周琛,万志鹏,杨文华,任丽丽,胡连喜. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(01)
[4]Deformation Mechanism and Hot Workability of Extruded Magnesium Alloy AZ31[J]. Zhao-Yang Jin,Nan-Nan Li,Kai Yan,Jian Wang,Jing Bai,Hongbiao Dong. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(01)
[5]AZ31镁合金压痕-压平复合形变数值模拟[J]. 刘鲁铭,王忠堂,刘立志. 精密成形工程. 2017(02)
[6]EBSD技术在材料科学中的应用[J]. 李延林. 黑龙江科技信息. 2016(21)
[7]镁合金变形织构的研究进展[J]. 崔崇亮,洪晓露,孙廷富,田野,吴岳壹,朱秀荣. 兵器材料科学与工程. 2015(04)
[8]AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究[J]. 石宝东,彭艳,韩宇,刘子龙. 燕山大学学报. 2015(03)
[9]变形温度对AZ31镁合金等通道转角挤压变形行为的影响[J]. 任国成,赵国群. 中国有色金属学报. 2013(07)
[10]同步和异步轧制AZ31镁合金板材的织构及力学性能[J]. 王忠堂,孙瑞,宋广胜,马康,张士宏. 特种铸造及有色合金. 2012(03)
博士论文
[1]镁合金环件锻造成形工艺与组织性能研究[D]. 黄浩.重庆大学 2017
[2]Mg-Al-Ca-Sr镁合金热挤压组织演变及表面开裂仿真研究[D]. 周佳.湖南大学 2012
[3]AZ31镁合金的变形行为及孪生机理研究[D]. 姜山.重庆大学 2011
硕士论文
[1]AZ31镁合金薄板成形性能研究[D]. 金柯.辽宁科技大学 2015
[2]稀土Er对挤压态ZK21镁合金微观组织结构及性能的影响[D]. 李卫果.重庆大学 2012
本文编号：3589492
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AZ61镁合金的物性参数
沈阳理工大学硕士学位论文-10-2.3确定模拟参数2.3.1变形温度考虑到镁合金的动态再结晶温度以及实验的环境条件，镁合金的动态再结晶温度一般为250℃左右，温度太低不足以使位错进行重组，动态再结晶难以发生。考虑到镁合金板材本身散热较快，选取温度要比250℃高。考虑到上述因素的影响，本实验选取的变形温度为320℃、360℃、400℃、440℃。2.3.2压下量模具齿间距的选取主要依据课题组以前的实验参数并进行了优化设计，为了防止加热后的镁合金散热过快所以齿间距不易过大，若齿间距过小，经过压弯后再压平过程中，容易形成表面的堆积。所以在模具设计时候齿间距选取了15mm、20mm、30mm、50mm。图2.2（a）为模拟过程中的模具与坯料的几何模型图，（b）为弯曲示意图，其中弯曲工艺参数s表示齿间距，h表示齿高。（a）几何模型图（b）弯曲示意图图2.2模具与坯料的几何模型Fig.2.2Geometricmodelofmoldandblank2.4温度场的分布规律2.4.1齿间距对温度场的影响图2.3为在变形温度为320℃时压下量h为8mm时，齿间距s分别为15mm、20mm、30mm、50mm的温度常
第2章镁合金复合形变过程数值模拟-11-（a）s=15mm（b）s=20mm（c）s=30mm（d）s=50mm图2.3温度场的模拟结果（变形温度320℃）Fig.2.3Simulationresultsoftemperaturefield(deformationtemperature320℃)从图中可以看出当初始温度和压下量一定时，齿间距为15mm时材料的温度变为281℃，齿间距为20mm时材料的温度变为285℃，齿间距为30mm时材料的温度变为304℃，齿间距为50mm时材料的温度变为351℃。随着齿间距的增大，温度降低幅度越小，温度降低幅度从39℃降至5℃。当齿间距分别为15mm和20mm时，由于在模拟过程中设置了热传导系数，所以当齿间距比较小时，材料发生塑性变形会由于内部的摩擦而产生热量，产生的热量大于热传导，所以材料的温度会有所上升；齿间距为30mm，温度上升幅度不大。随着齿间距的变化，材料温度的最大降幅为39℃，最小降幅为5℃。这是由于齿间距比较小时，镁合金发生变形的区域增加，变形量增加，材料发生了大量的塑性变形，所以需要的热量增多，产生的热量要抵消与空气接触时损失的热量，更有利于发生动态再结晶，有利于组织细化，提高材料的性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含铈镁合金组织和性能的研究进展[J]. 肖璐,潘复生. 金属热处理. 2019(10)
[2]Microstructure and Texture Evolution During the Direct Extrusion and Bending–Shear Deformation of AZ31 Magnesium Alloy[J]. Xiao-Ye Liu,Li-Wei Lu,Kun Sheng,Tao Zhou. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(06)
[3]热变形条件下V-10Cr-5Ti合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟（英文）[J]. 曹倬菡,孙宇,周琛,万志鹏,杨文华,任丽丽,胡连喜. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(01)
[4]Deformation Mechanism and Hot Workability of Extruded Magnesium Alloy AZ31[J]. Zhao-Yang Jin,Nan-Nan Li,Kai Yan,Jian Wang,Jing Bai,Hongbiao Dong. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(01)
[5]AZ31镁合金压痕-压平复合形变数值模拟[J]. 刘鲁铭,王忠堂,刘立志. 精密成形工程. 2017(02)
[6]EBSD技术在材料科学中的应用[J]. 李延林. 黑龙江科技信息. 2016(21)
[7]镁合金变形织构的研究进展[J]. 崔崇亮,洪晓露,孙廷富,田野,吴岳壹,朱秀荣. 兵器材料科学与工程. 2015(04)
[8]AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究[J]. 石宝东,彭艳,韩宇,刘子龙. 燕山大学学报. 2015(03)
[9]变形温度对AZ31镁合金等通道转角挤压变形行为的影响[J]. 任国成,赵国群. 中国有色金属学报. 2013(07)
[10]同步和异步轧制AZ31镁合金板材的织构及力学性能[J]. 王忠堂,孙瑞,宋广胜,马康,张士宏. 特种铸造及有色合金. 2012(03)
博士论文
[1]镁合金环件锻造成形工艺与组织性能研究[D]. 黄浩.重庆大学 2017
[2]Mg-Al-Ca-Sr镁合金热挤压组织演变及表面开裂仿真研究[D]. 周佳.湖南大学 2012
[3]AZ31镁合金的变形行为及孪生机理研究[D]. 姜山.重庆大学 2011
硕士论文
[1]AZ31镁合金薄板成形性能研究[D]. 金柯.辽宁科技大学 2015
[2]稀土Er对挤压态ZK21镁合金微观组织结构及性能的影响[D]. 李卫果.重庆大学 2012
本文编号：3589492
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