AZ80镁合金杯形件反挤压成形及组织性能研究

摘要

随着结构轻量化需求的不断提升，镁合金以其密度低、比强度高的特点得到了广泛的应用。本文以AZ80镁合金为研究对象，利用数值模拟分析了不同挤压参数对杯形件反挤压过程的影响规律。通过实验研究了铸态、固溶态、挤压态及T5时效态合金的组织性能，确定了均匀化处理工艺，分析了不同挤压参数对合金组织性能的影响，并研究了挤压态合金在175℃下的时效行为。
　　研究表明，铸态AZ80合金主要由α-Mg固溶体和晶间β-Mg17Al12构成，其室温屈服强度、抗拉强度及延伸率分别为80.95MPa、128.68MPa和3.6％。铸态合金的最佳均匀化处理工艺为410℃×10h，热处理后合金抗拉强度195.31MPa，延伸率7.7%。
　　对AZ80合金热态反挤压进行了数值模拟，研究了挤压速度、摩擦因子、挤压温度及挤压比对AZ80合金杯形件反挤压成形的影响规律，确定了合理的实验参数，并分析了不同区域的应变分布情况。
　　对AZ80合金进行了热态反挤压实验，主要研究了挤压温度和挤压比对杯形件反挤压成形的影响。410℃下得到的杯形件成形质量良好，370℃和450℃下成形件有明显的开裂，450℃下发生了过烧现象。随着温度的升高，晶粒尺寸呈现增大趋势，抗拉强度下降，延伸率有所提升。在410℃下，随着挤压比的增加，晶粒得到充分细化，细晶强化占主导作用，材料强度提升而塑性下降。挤压比为2.78时，挤压态合金平均晶粒尺寸15μm左右，再结晶充分，抗拉强度247MPa，延伸率可达10.2%。挤压态合金主要断裂方式为准解理脆性断裂，其断口形貌呈现浅韧窝伴随撕裂棱的形式。
　　对杯形件底部变形区域进行了研究。研究表明，底部位置呈现三向压应力状态，沿径向向外等效应变增大，晶粒细化，强度提升；底部和侧壁相交位置呈现平面应力状态，晶粒尺寸大，强度相对较低。
　　对挤压比为2.78的合金进行了175℃的时效处理，在24h时达到峰时效。时效过程中，黑色第二相Mg17Al12以颗粒状在晶界析出，随着时间增加析出量略有增多。硬脆相在晶间的连续析出提升时效态合金强度，峰时效合金维氏硬度82.71HV，抗拉强度280.99MPa，延伸率略有降低，为9.6%。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 镁及镁合金概述

1.3 变形镁合金塑性成形理论研究进展

1.4 变形镁合金塑性加工技术研究进展

1.5 变形镁合金热处理技术研究进展

1.6 课题主要研究内容

第2章 实验材料与实验方案

2.1 试验材料

2.2 AZ80合金反挤压工艺方案

2.3 AZ80合金均匀化处理工艺

2.4 材料性能测试方法

2.5 材料组织分析方法

第3章 铸态AZ80合金均匀化处理工艺

3.1 引言

3.2 AZ80原始铸态组织

3.3 原始铸态组织力学性能测试

3.4 铸态AZ80合金均匀化处理微观组织

3.5 均匀化处理后室温力学性能测试

3.6. AZ80合金动态热模拟试验研究

3.7 本章小结

第4章 AZ80合金杯形件反挤压成形数值模拟研究

4.1 引言

4.2 AZ80合金反挤压数值模拟有限元模型的建立

4.3 挤压速度对杯形件反挤压成形影响

4.4 成形温度对杯形件反挤压成形影响

4.5 摩擦因子对杯形件反挤压成形的影响

4.6 杯形件挤压比对反挤压成形的影响

4.7 本章小结

第5章 AZ80镁合金杯形件反挤压成形实验研究

5.1 引言

5.2 挤压模具和挤压设备

5.3 挤压温度对杯形件反挤压成形影响

5.4 挤压比对杯形件反挤压成形影响

5.5 杯形件底部组织性能变化规律

5.6 挤压态AZ80合金时效工艺研究

5.7 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢