ZK60合金ECAP-FE變形過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、鎂合金因本身具有的特殊性能而被譽為“最具發(fā)展前途的新型材料”，已成為學者研究的焦點。但鎂合金六方晶體結(jié)構(gòu)的滑移系少，塑性成形能力差，導致加工困難。雖然傳統(tǒng)大塑性變形工藝在細晶強化機制層面得到認可，但是仍存在單道次擠壓后材料的變形量小、晶粒細化程度有限以及工藝復雜等缺陷，限制了鎂合金的規(guī)?；褂谩?br>　　在細晶強化方面，ECAP(Equal Channel Angular Pressing)工藝由單純的改變模具結(jié)構(gòu)、擠壓路徑及擠壓道次

2、等因素過渡到與其他變形方式復合來提升細晶程度，與傳統(tǒng)大變形技術(shù)相比，復合成形工藝被認為是一種更為有效的方法，也克服了傳統(tǒng)技術(shù)的不足而提出的新的擠壓方法。本次提及的新型大塑性變形工藝ECAP-FE(Equal Channel Angular Pressing-Forward Extrusion，以下簡稱ECAP-FE)是由等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)與正擠壓(FE)結(jié)合而成，即在等通道轉(zhuǎn)角擠壓的水平通道處連接相同橫截面尺寸的正擠壓通道來增加

3、單道次擠壓變形量，從而達到晶粒細化，力學性能提高的目的。
　　首先，根據(jù)ECAP-FE工藝成形原理設(shè)計出復合模具結(jié)構(gòu)，并借助DEFORM軟件平臺，對ECAP-FE工藝與傳統(tǒng)ECAP、FE工藝進行等效應(yīng)變的對比分析，論證了新工藝在應(yīng)變累積方面的優(yōu)勢;然后在前處理模塊合理設(shè)定的基礎(chǔ)上，對ZK60鎂合金ECAP-FE成形中的應(yīng)力應(yīng)變、載荷變化、微觀組織等場量進行數(shù)值模擬，研究了其成形特點、場量分布規(guī)律，預測了新工藝對組織的細化效果，為研

4、究實驗的開展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。
　　最后根據(jù)單因素法，分別利用不同過渡距離、模面角、擠壓比、擠壓溫度及摩擦因子創(chuàng)建了多組有限元模型，并以等效應(yīng)變、載荷大小及應(yīng)變不均勻系數(shù)作為衡量模具結(jié)構(gòu)與成形工藝參數(shù)對ECAP-FE變形影響的標準，可以發(fā)現(xiàn)載荷及應(yīng)變會隨著模面角或擠壓比的增加而增大，并且增大擠壓比可減小應(yīng)變不均勻系數(shù)，而過渡距離的增加只會延遲載荷變化的時間點;此外摩擦因子的增大會使載荷及等效應(yīng)變增大，并且摩擦因子從0.4增至0