收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

AZ31镁合金板材温热变形行为的数值分析与试验研究

胡丽娟  
【摘要】: 镁合金具有质轻、比强度、比刚度高以及良好的散热性和减振性等特点,在汽车、航空航天以及3C行业具有广阔的应用前景。但由于镁合金的密排六方晶体(HCP)结构,决定其在室温下塑性很不理想,而在温热状态下具有良好塑性变形能力。镁合金在温热变形过程中会发生晶界滑移及动态再结晶,能细化晶粒、增强组织均匀性,有效地改善了合金的微观组织,提高材料的力学性能。因此如何控制热变形条件,使微观组织演化向着所希望的方向发展就具有重要的理论和实际意义。 对镁合金合金变形过程中晶界滑移及动态再结晶的研究手段主要有理论研究和试验研究两种。由于试验条件与研究手段的限制,要对合金变形过程直接进行动态观察相当困难,不能揭示热塑性成形过程复杂的微观物理现象。因此本文在分析变形条件与动态再结晶相互关系的基础上,建立考虑动态再结晶影响的宏细观本构模型。通过实验与模拟技术相结合的方法,研究变形条件对晶界效应及动态再结晶演化的定量影响规律。模拟镁合金板材成形过程中微观组织演化趋势,获得成形过程中各物理场的分布规律,进而预测镁合金板材的成形性能,为成形工艺的优化提供了依据。为此,本文着重进行了以下几个方面的研究: 首先采用等温拉伸试验和金相观察方法,研究了AZ31镁合金在温热条件下的动态再结晶行为。研究变形条件对组织演变以及动态再结晶体积分数的影响。该项研究为后续本构方程以及动态再结晶组织演化数值模拟提供了研究基础。 在分析变形条件对流变应力影响的基础上,分析应力指数、变形激活能、峰值应变、硬化率曲线、临界应变以及变形条件对动态再结晶体积分数的影响,并建立考虑动态再结晶影响的宏细观本构模型。该本构模型可以描述镁合金动态再结晶对宏观力学特性的影响规律,为镁合金板材成形提供理论依据,发展了薄板温热成形理论。 利用热粘塑性本构模型,对AZ31镁合金薄板在不同温度下的单向拉伸进行了有限元数值仿真。采用代表性体积元的方法建立起考虑晶界影响的有限元模型,研究AZ31镁合金薄板晶界效应与温热变形条件变化的关系。该研究明确了变形条件对晶界演化的影响,得到变形过程中晶粒的应力应变分布,这为研究动态再结晶过程中由位错密度增加引起的再结晶形核分布提供了依据。 将元胞自动机方法与再结晶理论相结合,建立镁合金动态再结晶组织演化模型。并通过数值模拟的方法研究了变形条件对镁合金热拉伸过程中动态再结晶动力学的影响。研究结果表明计算所得的AZ31镁合金热拉伸过程的应力应变曲线、组织转变及拉伸终了组织中晶粒尺寸分布等与实验结果一致。AZ31镁合金在热拉伸过程中发生了明显的动态再结晶,先形核长大的再结晶晶粒其晶界在变形条件满足时则成为再次再结晶的形核位置,使晶粒尺寸更加细化和均匀化。动态再结晶动力学分析结果表明,与典型再结晶动力学曲线相比,温度低、应变速率大时AZ31镁合金薄板热拉伸过程未发生完全再结晶,再结晶动力学曲线呈不完全“S”形。 最后基于上述研究基础,将基于元胞自动机方法得到的材料本构模型引入冲压成形数值仿真中,研究结果表明镁合金温热变形条件下,应力和应变呈均匀分布,晶粒尺寸在凹模圆角处较小,在侧壁拉伸区较大。并通过试验的方法对仿真结果进行了验证,结果表明数值模拟与试验研究相一致。 通过对镁合金温热变形微观组织演化的理论和数值模拟研究,一方面能够揭示镁合金温热变形微观组织演化规律,另一方面能增加研究手段的多样性,有助于丰富镁合金板材成形理论。对镁合金动态再结晶组织演化的研究能够实现对镁合金板材成形性能的定量预测,可以为制定镁合金的塑性加工工艺提供必要的理论依据,进而促进镁合金板材成形技术的推广和应用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 汪凌云;黄光杰;陈林;黄光胜;李伟;潘复生;;镁合金板材轧制工艺及组织性能分析[J];稀有金属材料与工程;2007年05期
2 刘志民;王红阁;邢书明;鲍培玮;李楠;姚淑卿;张密兰;;短流程制备镁合金板材的研究进展[J];材料导报;2008年07期
3 曹凤红;龙思远;杜勇;张广俊;;镁合金板材挤压缺陷的研究及预防措施[J];铸造技术;2009年08期
4 常量;曾小勤;丁文江;;不同轧制方法制得镁合金板材的组织和织构特点[J];轻合金加工技术;2007年04期
5 张士宏;宋广胜;宋鸿武;程明;;镁合金板材温热变形机理及温热成形技术[J];机械工程学报;2012年18期
6 王忠堂;马康;梁海成;;等温循环弯曲对镁合金板材组织及力学性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2013年01期
7 马康;王忠堂;刘逸潇;;等温循环弯曲对镁合金板材性能影响的研究[J];沈阳理工大学学报;2013年03期
8 王静;巨建辉;黄张洪;舒滢;;镁合金板材制备技术研究进展[J];热加工工艺;2014年11期
9 魏宝丽;陈丰;陈洪军;夏显明;;镁合金板材塑性成形加热系统设计[J];安徽科技学院学报;2010年05期
10 李理;周楠;;EW94耐热镁合金板材热拉延能力的实验研究[J];航空材料学报;2013年05期
11 苌群峰;彭颖红;刘守荣;李大永;曾小勤;;镁合金板材温热成形性能[J];上海交通大学学报;2006年06期
12 宋美娟;王智祥;汪凌云;向毅;;轧制镁合金板材超塑性变形时的空洞损伤行为[J];有色金属;2006年04期
13 苌群峰;李大永;彭颖红;曾小勤;;镁合金板材温热冲压成形热力耦合数值模拟[J];上海交通大学学报;2007年10期
14 魏琳俊;杨寿智;夏伟军;邓朝晖;刘灵;;镁合金板材特殊轧制技术的研究进展[J];机械工程材料;2012年11期
15 关学丰;;退火温度对超轻镁合金板材性能的影响[J];上海金属.有色分册;1991年02期
16 范有发;李东南;陈文哲;;退火处理对AZ31B镁合金板材组织与性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2008年S1期
17 孟正华;黄尚宇;胡建华;夏志林;夏晓锋;;镁合金板材温热电磁复合成形试验研究[J];机械工程学报;2011年10期
18 范有发;李东南;陈文哲;;退火处理对AZ31B镁合金板材组织与性能的影响[J];轻合金加工技术;2009年08期
19 何维均;程明;张士宏;董学新;;AZ31镁合金板材高温杯突试验及其数值模拟[J];轻合金加工技术;2009年10期
20 蒋成钢;陈章华;臧勇;;镁合金板材温热冲压过程的各向异性损伤与失效分析[J];机械工程学报;2013年16期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 范永革;汪凌云;黄光胜;黄光杰;卢志文;;变形镁合金板材在退火时的组织演变[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
2 赵鹏经;陈章华;;镁合金板材温热冲压过程中基于各向异性损伤模型的失效分析[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
3 宋美娟;汪凌云;向毅;;考虑损伤效应的镁合金板材超塑性成形极限及其数值模拟[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
4 徐伟;黄光胜;李红成;黄光杰;;多道次弯曲对AZ31B镁合金板材织构与性能的影响[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
5 李强;王珊珊;花福安;李建平;曲迎东;谢水生;程磊;黄国杰;;AM50镁合金板材的拉伸过程介观应变各向异性研究[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
6 陈拂晓;郭俊卿;程文杰;;ZK60镁合金板材高温杯突试验研究[A];华北六省区锻压技术文集(2012)[C];2012年
7 刘伟;刘建光;刘涛;;韧性断裂准则预测AZ31镁合金板材成形方法评价[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 刘俊伟;Mg-Al-Zn系合金板材中低温变形研究[D];湖南大学;2009年
2 苌群峰;镁合金板材温热冲压成形理论与实验研究[D];上海交通大学;2007年
3 夏伟军;镁合金板材特殊轧制变形技术研究[D];湖南大学;2010年
4 胡丽娟;AZ31镁合金板材温热变形行为的数值分析与试验研究[D];上海交通大学;2010年
5 徐俊瑞;AZ31镁合金板材磁脉冲成形性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周珂;镁合金板材性能及轧制过程的模拟研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
2 马康;镁合金板材循环弯曲成形组织演变及力学性能研究[D];沈阳理工大学;2013年
3 蔡志勇;AZ31B镁合金板材热轧变形行为研究[D];中南大学;2010年
4 高双;冷冲压镁合金板材成型工艺及性能研究[D];沈阳工业大学;2014年
5 苏美科;AZ61镁合金板材热轧工艺研究[D];东北大学;2008年
6 王海露;AZ40镁合金板材冷轧工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 嵇文凤;Mg-Al-Zn系变形镁合金板材大应变轧制成形工艺研究[D];湖南大学;2012年
8 曹勇;多向轧制对AZ31镁合金板材组织与性能的影响[D];重庆大学;2009年
9 王露萌;AZ31镁合金板材轧制工艺的数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 王里进;AZ31B镁合金板材的塑性加工成型研究[D];重庆大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 陈钧 实习生 雷蕾;锁定镁合金板材全球老大地位[N];重庆日报;2005年
2 飘尘;重庆铝加工厂欲夺镁合金板材全球老大地位[N];中国有色金属报;2005年
3 佳音;重庆奥博将建千吨镁合金板材生产线[N];中国有色金属报;2006年
4 佳音;重庆奥博投巨资建千吨镁合金板材生产线[N];中国有色金属报;2007年
5 张纪贵;镁合金板材在电池行业上的应用前景广阔[N];中国有色金属报;2006年
6 孟伟霞;闻喜银光镁业:镁合金板材项目获高度评价[N];中国有色金属报;2008年
7 汪恒玉 李瑞华;中铝洛铜轧制镁合金板材批量进入高端医疗器械领域[N];中国有色金属报;2010年
8 立冬;镁合金板材研究取得重要进展[N];中国有色金属报;2010年
9 史锁孟伟霞 李意;“变形镁合金板材加工技术研究”课题通过专家中期评估[N];经理日报;2008年
10 赵志伟 汪恒玉;洛铜变形镁合金板材走进波音飞机[N];中国有色金属报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978