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AM60镁合金塑性成形性能研究及微观组织演变模拟

作　者: 陈燕楠
导　师: 李洪波
学　校: 燕山大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AM60镁合金单向拉伸等温挤压塑性性能微观组织有限元模拟
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文研究了铸态AM60镁合金在不同变形条件下的单向拉伸行为、挤压成形性能以及成形过程中的微观组织演变，并对挤压变形过程中微观组织演变进行了模拟，为AM60镁合金塑性成形技术的发展与应用提供了依据。在温度为250℃~400℃、应变速率为0.0005s-1~0.05s-1范围内对AM60镁合金进行单向拉伸试验，分析了应变速率、变形温度及应变对铸态AM60镁合金拉伸流变应力的影响，计算出AM60镁合金的热变形激活能Q值，并得出适合铸态AM60镁合金的流变应力数学模型。在温度为300℃~400℃、挤压速度为10mm/s~20mm/s范围内，挤压比为4:1~16:1范围内，采用设计的模具对AM60镁合金进行挤压实验。利用金相检查方法观察挤压前后材料的微观组织，并对它们进行分析与对比发现：经过热挤压后，合金内部的晶粒得到显著细化，但是微观组织分布不均匀，越靠近中心部位，晶粒越粗大；晶粒尺寸随着温度的升高而增大，随着挤压比的增大而减小。挤压速度对晶粒尺寸大小的影响不明显，但是会影响晶粒尺寸的均匀性，挤压速度越大，晶粒尺寸越不均匀。通过正交试验发现挤压温度、挤压比和挤压速度对铸态AM60镁合金挤压过程中晶粒尺寸变化的影响程度依次减弱。采用系数修正后的Yada模型以及限元软件MARC对AM60镁合金等温挤压过程中微观组织演变进行模拟。模拟结果与实验结果吻合较好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 引言  10
  1.2 镁合金概述  10-14
    1.2.1 镁合金的特点  10-11
    1.2.2 镁合金的分类  11-12
    1.2.3 镁合金的应用  12-13
    1.2.4 发展前景  13-14
  1.3 镁合金成形技术简介  14
  1.4 数值模拟在微观组织演变研究中的应用  14-15
  1.5 本文研究主要内容  15-17
第2章铸态 AM60 镁合金热拉伸试验及流变应力模型  17-31
  2.1 引言  17
  2.2 热拉伸试验  17-24
    2.2.1 实验材料及拉伸试件  17-19
    2.2.2 实验设备及拉伸试验卡具  19-22
    2.2.3 实验方案  22-23
    2.2.4 实验过程及拉伸后试件  23-24
  2.3 热拉伸流变应力行为  24-30
    2.3.1 热拉伸变形应力-应变关系曲线  24-26
    2.3.2 热变形激活能 Q 值  26-29
    2.3.3 本构方程的确定  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章铸态 AM60 镁合金等温挤压实验及微观组织演变  31-50
  3.1 引言  31
  3.2 实验方案及试验试样  31-32
  3.3 实验模具设计  32-35
    3.3.1 实验模具特点  32-34
    3.3.2 润滑剂的选取  34-35
  3.4 实验设备和实验装置  35-37
  3.5 实验过程及结果分析  37-42
    3.5.1 挤压试件及挤压凹模  37-38
    3.5.2 实验过程分析  38-41
    3.5.3 挤压成形件  41-42
  3.6 挤压后镁合金内部微观组织的变化  42-47
    3.6.1 金相试样的制备  42-43
    3.6.2 挤压前后微观组织的变化  43-47
  3.7 正交试验  47-48
  3.8 本章小结  48-50
第4章铸态 AM60 镁合金等温挤压过程中微观组织演变模拟  50-66
  4.1 引言  50
  4.2 微观组织的演变形式以及有限元数学模型  50-55
    4.2.1 YADA 模型的建立  53-55
  4.3 微观组织演变过程的模拟  55-64
    4.3.1 几何模型  55
    4.3.2 材料模型  55-56
    4.3.3 边界模型  56
    4.3.4 模拟过程分析及模拟结果  56-64
  4.4 本章小结  64-66
结论  66-68
参考文献  68-73
致谢  73-74
作者简介  74

AM60镁合金塑性成形性能研究及微观组织演变模拟

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