AZ61鎂合金擠壓剪切復(fù)合工藝細(xì)化晶粒的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、鎂合金因為其優(yōu)良的物理性能以及可觀的發(fā)展前景而被譽(yù)為21世紀(jì)的工程材料，受到廣大學(xué)者的青睞。鎂合金一般以鑄態(tài)的形式存在，塑性加工可以使鑄態(tài)鎂合金晶粒細(xì)小、組織均勻、機(jī)械性能好。傳統(tǒng)的塑性加工工藝如擠壓能夠?qū)崿F(xiàn)材料的大塑性變形，但變形后金屬材料存在晶粒細(xì)化程度有限、組織不均勻等缺陷，而多道次的等徑角擠壓（Equal Channel Angular Pressing，簡稱ECAE）能夠很好的細(xì)化晶粒尺寸，得到組織均勻的塑性變形材料，但工藝繁

2、瑣。本論文通過傳統(tǒng)擠壓的大塑性變形技術(shù)，融合等徑角擠壓原理，形成擠壓剪切工藝，包括擠壓變形工藝以及基于等徑角擠壓原理的剪切變形工藝。本文選取AZ61鎂合金為研究對象，通過數(shù)值模擬技術(shù)結(jié)合物理實驗研究，分析鎂合金在擠壓剪切變形過程中的微觀組織變化情況及金屬流動行為，具體工作如下：
　　1）建立了AZ61鎂合金的微觀組織模型，包括流變應(yīng)力模型，平均晶粒尺寸模型，動態(tài)再結(jié)晶模型；
　　2）利用 Fortran語言完成對微觀組織數(shù)學(xué)

3、模型用戶子程序的編寫，在DEFORM-3D有限元軟件中導(dǎo)入建立的微觀組織模型，建立AZ61鎂合金材料庫；
　　3）根據(jù)正交試驗?zāi)M結(jié)果，確定了擠壓工藝的最佳工藝參數(shù)為擠壓溫度350℃、擠壓速度5mm/s、擠壓比G=41；
　　4）根據(jù)擠壓工藝最佳工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，深入分析研究了擠壓溫度、擠壓速度、擠壓比等參數(shù)對平均晶粒尺寸的影響；
　　5）根據(jù)剪切變形實驗方案進(jìn)行數(shù)值模擬分析，研究了AZ61鎂合金的剪切變形工藝情況

4、，包括：動態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)、平均晶粒大小分布、等效應(yīng)力應(yīng)變以及載荷變化等等，探究了AZ61鎂合金微觀組織演變的機(jī)理，確定了最佳的剪切變形溫度為300℃，最佳剪切變形速度為10mm/s，研究了剪切變形中模具轉(zhuǎn)角對鎂合金細(xì)化晶粒的影響；
　　6）將物理實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析，得到了AZ61鎂合金擠壓剪切變形后的細(xì)晶組織，晶粒尺寸由原始均勻化態(tài)的153.35μm，細(xì)化到平均晶粒尺寸7μm左右，與數(shù)值模擬結(jié)果相吻合。AZ61鎂