鎂合金AZ61熱變形特性及錐齒輪熱鍛成形研究.pdf

1、作為目前可應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂合金具有較高的比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)良的阻尼減震性和電磁屏蔽性，被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”。將鎂合金應(yīng)用在航空航天和汽車上，可實(shí)現(xiàn)交通工具的輕量化，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。但由于其具有密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，室溫下難以發(fā)生塑性變形，高溫下又易發(fā)生晶粒粗大和表面氧化。當(dāng)前的鎂合金產(chǎn)品以鑄件，特別是壓鑄件居多，塑性加工產(chǎn)品極少。但鑄件的力學(xué)性能較差、易產(chǎn)生缺陷，而變形鎂合金組織細(xì)小均勻、綜合力學(xué)性能好。為了研

2、究復(fù)雜形狀鎂合金零件的熱鍛成形，本文從鎂合金AZ61熱變形特性的基礎(chǔ)性研究入手，通過實(shí)驗(yàn)建立了鎂合金AZ61的高溫流變應(yīng)力模型和微觀組織演變模型。并將其與大變形熱力耦合有限元方法相集成，進(jìn)行了變形場(chǎng)-溫度場(chǎng)-組織演變相耦合的數(shù)值模擬，基于此完成了鎂合金AZ61錐齒輪熱鍛實(shí)驗(yàn)研究，以期為確定和優(yōu)化復(fù)雜零件鍛造工藝提供科學(xué)的依據(jù)。
　　通過將鎂合金AZ61在Gleeble-1500熱模擬機(jī)上進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)，推導(dǎo)出熱流變參數(shù)與Zener

3、-Hollomon參數(shù)的關(guān)系，采用兩種不同方法建立了該材料符合微觀組織演變特征的高溫流變應(yīng)力模型。統(tǒng)計(jì)表明，兩模型的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的平均誤差約為5.4％，由此可知模型具有較高的預(yù)測(cè)精度。
　　通過分析流變應(yīng)力的特征，建立了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型。通過對(duì)熱壓縮試樣進(jìn)行定量金相分析和維氏硬度測(cè)試，建立了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型和鍛后維氏硬度模型。
　　將本文所建立的兩階段流變應(yīng)力模型、微觀組織演變模型集成于三維熱-力耦合的剛塑性有限

4、元法軟件DEFORM，模擬了鎂合金AZ61錐齒輪熱鍛成形過程，分析了預(yù)鍛、終鍛過程中應(yīng)變、應(yīng)力、溫度分布和微觀組織的演變，研究了不同的鍛造溫度、上模運(yùn)動(dòng)速度對(duì)鎂合金錐齒輪鍛后微觀組織的影響規(guī)律。
　　進(jìn)行了鎂合金AZ61直齒錐齒輪的鍛造成形實(shí)驗(yàn)，將數(shù)值模擬與預(yù)鍛、終鍛實(shí)驗(yàn)的載荷-行程曲線、齒輪不同位置的微觀組織和在低溫下鍛件出現(xiàn)表面裂紋的情況相對(duì)比，結(jié)果較一致，證實(shí)了本文所建立的流變應(yīng)力模型和微觀組織演變模型的準(zhǔn)確性。本文所制定的