AZ31鎂合金等徑角擠壓成形的多尺度模擬.pdf

1、AZ31鎂合金目前是使用最廣泛的鎂合金系列之一，然而，鎂合金是密排六方晶體結(jié)構(gòu)，塑性變形能力差，加工困難，這在很大程度上限制了其應(yīng)用。研究表明細(xì)化晶?？墒蛊渌苄宰冃文芰υ鰪?qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)合金塑性變形性能。面向應(yīng)變均勻性，探求微觀(guān)晶粒組織演變規(guī)律，對(duì)于A(yíng)Z31鎂合金的等徑角擠壓(EqualChannelAngularPressing，簡(jiǎn)稱(chēng)ECAP)模具優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高鎂合金的綜合機(jī)械性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文借助數(shù)值模擬技術(shù)，采用

2、宏觀(guān)有限元方法和微觀(guān)元胞自動(dòng)機(jī)法（CellularAutomata，簡(jiǎn)稱(chēng)CA法），進(jìn)行多尺度模擬，研究AZ31鎂合金的ECAP擠壓成形過(guò)程和微觀(guān)晶粒組織演變規(guī)律，從而優(yōu)化ECAP擠壓模具。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)與物理實(shí)驗(yàn)比對(duì)，進(jìn)一步說(shuō)明面向應(yīng)變均勻性，優(yōu)化ECAP模具結(jié)構(gòu)的有效性、可行性。為此，本文著重進(jìn)行以下幾方面的研究：
　　1）基于剛粘塑性有限元法和CA法模擬ECAP擠壓成形過(guò)程，動(dòng)態(tài)再現(xiàn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程，得出ECAP模具結(jié)構(gòu)的大塑

3、性變形區(qū)是細(xì)化晶粒的最重要區(qū)域。
　　2）實(shí)驗(yàn)證明，宏觀(guān)應(yīng)變均勻性能夠間接反映微觀(guān)晶粒細(xì)化程度，因此本文得到一種面向應(yīng)變均勻性快速設(shè)計(jì)ECAP模具的方法。
　　3）通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，得到一組既可以使應(yīng)變分布均勻、又能降低擠壓成形力的優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)參數(shù)（模具外角為40°，內(nèi)角為105°，內(nèi)角半徑為1.5mm）。
　　4）通過(guò)選取坯料上3個(gè)典型關(guān)鍵點(diǎn)考察擠壓成形過(guò)程微觀(guān)晶粒組織演變規(guī)律，結(jié)果表明：未經(jīng)歷ECAP大塑性變形的點(diǎn)（P

4、1）晶粒出現(xiàn)明顯長(zhǎng)大，有發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的趨勢(shì)；P2點(diǎn)為ECAP擠壓大塑性變形區(qū)域起始位置，該點(diǎn)通過(guò)大塑性變形區(qū)域全過(guò)程發(fā)生了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，并且晶粒細(xì)化顯著；P3點(diǎn)為大塑性變形終了時(shí)的起始位置，之后晶粒繼續(xù)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化效果不明顯。
　　5）大塑性變形區(qū)從模具內(nèi)角到外角，晶粒細(xì)化效果逐漸減弱。
　　6）通過(guò)AZ31鎂合金ECAP擠壓物理實(shí)驗(yàn)初步研究，試樣經(jīng)ECAP一道次擠壓后變形區(qū)的微觀(guān)晶粒組織，與原始晶粒組織相比較