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《合肥工业大学》 2016年
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ZK60镁合金棒材热挤压工艺研究

陈幼筠  
【摘要】:镁合金作为最轻的轻质金属结构材料,商业应用前景相当广阔,被誉为“21世纪绿色结构材料”。ZK60镁合金作为镁合金中强度最高的变形镁合金更是备受关注,但是镁合金在室温下塑性差,变形困难,制约镁合金的进一步应用。所以本文从热成形角度研究了工艺参数对ZK60镁合金棒材挤压件的微观组织和力学性能影响。具体的研究成果如下:1)研究ZK60镁合金在不同温度以及应变速率下的高温流变应力的变化规律;观察热压缩后的试样的显微组织,研究变形温度及应变速率对ZK60镁合金热压缩的微观组织的影响规律。2)基于唯象本构模型,整理得到包含变形激活能、应变速率、变形温度且引入温度补偿Z参数的双曲正弦形式的Arrhenius方程。3)确定ZK60镁合金发生动态再结晶的临界应变,建立ZK60镁合金的动态再结晶动力学模型和晶粒尺寸模型。4)利用有限元软件,模拟热压缩过程并验证所建立的本构模型和再结晶模型的切实可靠性。制定了挤压比为5、10、15,挤压温度523K、573K、623K下的九组工艺参数进行有限元模拟。模拟了热挤压过程中的应力场、应变场变化并对比了不同挤压工艺下的温度场和应变率场变化,分析了变形程度、应变率和变形温度对平均晶粒尺寸的影响,并最终确定了挤压平均晶粒最小的一组挤压工艺为挤压比10,挤压温度523K。5)设计并加工挤压模具,对所模拟的九组工艺参数组合进行实验。观察棒材挤压方向和垂直挤压方向的微观组织差异。对挤压后的棒材进行室温压缩实验,对比挤压后的镁合金强度,与有限元模拟出的平均晶粒尺寸规律相符。6)对比不同挤压工艺下的棒材微观组织,挤压比10,挤压温度573K的再结晶程度较高且高温下再结晶晶粒长大的速度与变形细化晶粒的速度几乎相同,组织大部分为均匀细小的等轴晶,故挤压比10,挤压温度573K的压缩强度最高,压缩率最大;虽然挤压比10,挤压温度523K的平均晶粒最小,但是由于其在低温高应变率下再结晶程度大,再结晶晶粒细小,组织相对不均匀。所以综合模拟和实验得到九组工艺参数中材料性能最好的一组为挤压比10,挤压温度573K,其压缩强度532MPa,压缩率14.7%。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG379

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【参考文献】
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