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超声振动对AZ31镁合金室温塑性变形过程的影响

魏丽  
【摘要】: 在金属塑性变形过程中,如果对被加工材料(或加工工具)施加一定方向、一定频率和振幅的振动,将会出现一些特殊的现象和结果。已经发现,如果对普通塑性成形过程中的模具或工件施加振动(称为振动塑性成形),不仅可以降低工件和模具之间的摩擦力以及整体成形力,还能在一定程度上提高材料的变形能力以及变形的均匀性,得到更好的加工质量。因此,利用该方法来提高包括镁合金在内的轻合金材料的塑性成形性能,将是一条可能的新途径。 本文对镁合金的振动塑性变形问题进行了探索。将超声波振动应用于AZ31镁合金的拉伸和压缩变形过程,以期弄清超声振动对镁合金塑性变形过程的影响,同时结合现有振动塑性成形理论,分析了振动塑性变形的机理。主要工作包括: ①弄清金属振动塑性成形的理论研究及应用现状。 ②将超声振动叠加在常用变形镁合金AZ31的拉伸变形中,比较静态和不同振幅下的力与变形情况,如拉伸应力-应变曲线、断口及其显微组织,从而了解超声振动对材料流动应力及材料显微组织的影响。拉伸变形时,可以不考虑工件与模具间摩擦的影响,所以“表面效应”可以忽略,只从“体积效应”的角度分析振动对镁合金材料的影响机理。 ③将超声波振动叠加在AZ31镁合金的压缩变形中,比较静态和不同振幅下的振动压缩载荷-位移曲线、应力-应变曲线及压缩断口,研究超声波振动对AZ31镁合金压缩变形抗力、材料流动应力及断裂方式的影响。压缩过程中摩擦是一个不可忽视的重要因素,需要同时考虑“表面效应”、“体积效应”的影响。 ④结合实验结果,利用现代电子显微观测技术等手段,探讨AZ31镁合金振动塑性变形机理。 通过本课题的研究,初步掌握了AZ31镁合金的振动塑性变形规律,对AZ31镁合金振动塑性变形机理有了一定的认识,也为镁合金振动塑性成形的深入理论研究与实践应用打下了良好的基础。


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