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《哈尔滨理工大学》 2010年
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ZK60镁合金等通道角加工组织分析和数值模拟

周浩  
【摘要】: 镁及其合金是目前可应用的最轻的结构材料金属,它具有高的比刚度和比强度、优良的热传导性、易于机械加工和方便回收利用等优点。它被广泛地应用于航空航天、汽车工业和电子工业等领域。但是,由于镁合金的密排六方结构,使它具有室温塑性差、成形困难等诸多不利因素,其应用的更进一步受到了限制。众所周知,细晶强化机制不但提高材料的强度,同时其塑性也能得到提高。因此,研究镁合金的晶粒细化方法具有重要的理论和应用意义。 作为获得超细晶方法之一,等通道角加工(Equal-Channel Angular Pressing,ECAP)得到了广泛的研究。该技术对很多金属和合金都能达到有效的强化作用。由于铸造镁合金塑性差,能成功挤压的道次有限,在进行ECAP变形时容易产生裂纹,因此本文设计在ECAP加工前先对其进行常规挤压,使ZK60合金变形过程中更容易成形。再通过ECAP产生大塑性变形,使加工后试样能保持变形均匀、无缺陷和死区,晶粒组织成等轴晶状态,并对ECAP变形的工艺路线、背压方式、模具结构、挤压温度和速度等工艺参数进行设计和确定。 利用有限元软件DEFORM-3D,模拟了ZK60合金单道次ECAP过程,分析了挤压件的材料流动速度、温度场分布、等效应力对ECAP变形的影响。同时对ECAP加工过程中ZK60合金晶粒组织演变及动态再结晶过程进行数值模拟,得到ECAP加工前后晶粒组织变化情况及其动态过程。对ZK60合金铸锭、常规挤压、一道次ECAP变形挤压件进行光学显微分析,研究ECAP变形组织变化机制。对四道次ECAP变形挤压件进行SEM分析,并对扫描电镜照片中发现的析出相进行能谱分析,确定其化学成分与基体金属的差异。通过与有限元模拟结果对比分析挤压前后晶粒组织变化情况,模拟结果与实验结果表现出较高的吻合性,验证了数值模拟指导实验的必要性。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG379

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