《预变形对镁合金板材冲压性能影响机理的研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《预变形对镁合金板材冲压性能影响机理的研究.docx（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、预变形对镁合金板材冲压性能影响机理的研究镁合金作为最轻的商业金属结构材料 , 被广泛应用于航空航天、汽车、电子 通信等领域。然而由于镁合金密排六方的晶体结构 ,其室温下的滑移系很少 , 导致 其塑性变形能力很差。传统的挤压和轧制镁合金板材具有很强的基面织构 , 导致其具有很强的各向 异性, 限制了镁合金板材的广泛使用。 本文从改善商业镁合金板材组织结构 , 提高 其力学性能及成型性能的角度出发 , 首先利用晶体塑性有限元模拟了镁合金板材 在拉伸和压缩过程中基面织构的演变 ,基于模拟结果 ,分别采用室温大变形预拉 伸和预压缩工艺来改善镁合金板材的组织 , 研究了变形后及退火后镁合金板材的 组织转
2、变、织构演变、力学性能及成型性能。最后, 通过三种理论模型比照计算了镁合金板材室温下的成型极限图以及 n 值和 r 值对成型极限的影响。主要研究内容及成果如下 : 通过晶体塑性有限元 模型,模拟了 AZ31B镁合金板材在拉伸和压缩过程中织构的转变,以及不同的变 形方向对织构偏转的影响。拉伸变形处理后的板材基面织构增强 , 但是其分布更为发散。拉伸板材的基 面织构沿着与预拉伸方向垂直的方向呈椭圆形分布 , 且沿该方向其分布更为发散。沿TD方向预压缩变形使其晶粒的c轴向TD方向发生偏转,导致基面织构强 度降低，以及沿TD方向织构的增强。预压缩板材晶粒的c轴总是平行于预压缩的 方向 , 导致平行于预
3、压缩方向基面织构强度的增强。采用室温大变形量预拉伸及再结晶退火可以有效提高挤压AZ31B镁合金板材的成型性能。经过350 C 1h退火后板材的基面织构强度明显降低,基面织构由ND方向朝ED方向偏转,且分布更加弥散随着预拉伸变形量的增加 , 处理后板材的成型性能逐渐提高 , 屈服强度、塑性 应变比r值降低,应变硬化指数n值增大,其Erichsen值为5.6mm相对于原始板 材的2.5mm提高了 124%分别沿ED 45和TD方向对挤压AZ31B镁合金板 材进行室温大变形预拉伸及再结晶退火 , 研究了预拉伸方向对板材力学性能及成 型性能的影响。经过三种不同方向预拉伸的板材 ,其基面织构强度均得以弱
4、化 ,但是偏转方 向均垂直于板材预拉伸的方向 , 板材沿垂直于预拉伸方向的力学性能得到明显改 善,即y沿该方向具有较低的屈服强度、r值以及较高的n值,同时沿预拉伸方向 的力学性能降低不明显。采用预拉伸速度分别为0.3,3,30,120 mm/mi n,在准静态范围内研究了预拉伸速度对再结晶退火后AZ31B镁合金板材成型性能的影响。随着应变速度的提高 , 退火后板材的成型性能逐渐提高 , 当拉伸速度为 30 mm/min时，预拉伸板材的erichsen值到达最大值为5.4mm,随着应变速度的继续 增大，成型性能呈降低趋势。采用室温预压缩及退火工艺pea改善1.0mm厚az31b镁合金薄板成型性能
5、，并研究了其在变形及退火过程中的组织演变及力学 性能的变化。沿td方向预压缩及退火后，由于拉伸孪晶及静态再结晶的缘故，晶粒的e轴 / td方向,使pea板材的基面滑移、&t;c+a>滑移和拉伸孪晶变得更加容易， 使其具有较低的屈服强度、屈强比，较高的n值和较低的r值,pca板材的 erichsen值也由原始的2.35mm提高到4.55mm提高了 94%同时，当预压缩变形 量超过 4.8%时, 镁合金板材成型性能的改善不再明显。 分别沿rd、45和td方向对az31b镁合金板材进行相同变形量的预压缩 研究了预压缩方向对镁合金板材组织及力学性能的影响。 通过比照三种不同压缩 方向对镁合金板材
6、组织、 力学性能及成型性能的影响研究发现 ,pca 板材晶粒的 c 轴由nd方向偏向于预压缩的方向，同时沿rd及td方向预压缩可以明显改善该方 向及45方向的性能,而沿45方向预压缩只能改善rd和td方向的性能，此外, 沿垂直于板材基面织构发散的方向进行预压缩可以最大程度的改善镁合金板材 的成型性能。 采用250 c2h和450 c1h的退火工艺研究了去应力退火与再结晶退火对 镁合金板材组织及力学性能的影响。 通过比照去应力退火与再结晶退火后预压缩 板材组织、力学性能及成型性能可以发现 , 两种退火方式都可以弱化镁合金板材 的基面织构,使其晶粒发生偏转 ,可以降低镁合金板材的屈服强度、 屈强比
7、以及塑 性应变比 , 提高其应变硬化指数 , 但是保存拉伸孪晶的去应力退火对镁合金薄板 的成型性能改善不大 , 而再结晶退火可以显著改善其成型性能 , 去应力退火板材 与再结晶退火板材的erichsen值分别为2.57mm和5.28mm,分别提高了 9%和 125%。 研究了 150 c 下预压缩及退火对镁合金板材组织及力学性能的影响。通 过150 c沿td方向的预压缩及退火处理后的板材,pca板材晶粒的c轴平行于 td 方向,基面织构弱化,并且沿 td 方向出现峰值,同时具有其较小的屈服强度、 屈强比以及r值和较大的n值,pca板材的erichsen值由原始的2.35mm提高到 了 5.28mm提高了近 125% 分别基于 m-k 理论、 swift 分散性失稳理论和 hill 集中性失稳理论计算 了 az31b 镁合金板材在室温下的成型极限图 (fld) 。采用合理的力学性能参数 ,基于 m-k 模型的 fld 可以很好的预测镁合金板材在双向拉伸状态下的成型极限 基于 swift 分散性失稳理论的 fld 可以较为准确的预测镁合金板材在拉 - 压状态 下的成型极限 ,而基于 hill 集中性失稳理论的 fld 与实验数据偏差很大 ,并不适 合镁合金成型极限图的理论计算。镁合金板材 n 值得增大以及 r 值得降低 , 都可以有效提高镁合金板材的室温 成型极限。