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AZ31镁合金热变形行为研究及数值模拟

刘晓峰  
【摘要】: 本研究利用Gleeble-1500D热/力模拟机对AZ31镁合金进行等温压缩试验,建立该合金的流变应力本构方程,并对不同变形条件镁合金流变应力行为分析。借助XRD衍射和金相组织分析了AZ31镁合金不同热变形条件下的择优取向和组织变化规律,研究了变形温度、变形速率以及变形程度对动态再结晶过程的影响。然后把AZ31镁合金等温压缩试验数据的数学模型输入DEFORM-3D中建立了材料库,来研究等径角挤压过程中不同内圆角半径对热变形过程的影响。得到以下几点结论: 1.AZ31镁合金峰值应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐降低,峰值应变也会逐渐减小。当温度升高到573K以上时,峰值应力明显下降,说明此时AZ31镁合金发生了明显的动态再结晶。通过对AZ31镁合金在高温变形下的流变应力分析,发现AZ31镁合金的流变应力行为用幂指数函数描述最为合适。线性回归分析得到AZ31镁合金的幂指数模型和含Z参数的幂指数函数: 2.试样的XRD分析显示AZ31镁合金在热压缩过程中,没有Mg17Al12相析出,压缩后试样的{101_0}、{112_0}晶面趋向于与试样的截面相平行。温度小于573K时,AZ31镁合金的变形组织主要为孪晶,温度升到623K时,组织才出现大量动态再结晶晶粒,呈现出典型“项链”状组织特征;当应变速率为1 s-1时,合金在变形过程中没动态再结晶的发生,应变速率为0.1 s-1时,动态再结晶晶粒开始大量在组织出现;因此在AZ31镁合金的塑性加工过程中,加工温度应该在573K以上,应变速率应小于0.1 s-1。 3.数值模拟分析结果表明:在等径角挤压过程中,试样在内拐角处的平均应力分布十分集中,这也是试样在此处容易断裂的原因,随着内圆角半径的增大试样的应力变得分散,试样的中部平均等效应变增大,这有利于晶粒的细化,但同时试样头部小应变区域也有所扩大,因此内圆角半径不宜太大,应取5mm比较合适。


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