鎂合金半固態(tài)坯料制備及觸變壓縮本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、鎂合金以其高比模量、高比強(qiáng)度、耐高低溫、耐沖擊性、熱膨脹系數(shù)小、優(yōu)良的抗震性、易于加工和有效成形等諸多優(yōu)異性能，成為本世紀(jì)重要的綠色工程材料。但鎂合金在高溫中的易燃易氧化性使其在傳統(tǒng)加工手段下為原料生產(chǎn)產(chǎn)品成本較高。半固態(tài)成形技術(shù)具有近凈近終成形的特點(diǎn)，生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有優(yōu)良的力學(xué)性能，為鎂合金制品的生產(chǎn)開辟了廣闊的發(fā)展前景。
　　半固態(tài)成形技術(shù)的基本原理是：加熱和攪拌熔體，使得材料于液相線附近獲得近球形的非枝晶組織的半固態(tài)漿料，隨

2、后，使用加壓方式，使?jié){料在模具型腔中凝固成形出制品，運(yùn)用這種原理的半固態(tài)成形方法稱為流變成形。而將所制備出的半固態(tài)漿料凝固成錠料保存，當(dāng)需要使用時，將錠料切割成所需尺寸，重熔加熱至半固態(tài)，利用傳統(tǒng)方法（如壓鑄、擠壓、模鍛等）進(jìn)行加工成形的方法便是隨后發(fā)展起來的半固態(tài)觸變成形技術(shù)。
　　本文以AZ91合金為研究對象，以稀土釤（Sm）為變質(zhì)劑，利用化學(xué)晶粒細(xì)化法制備出半固態(tài)鎂合金坯料，系統(tǒng)地研究了稀土釤對AZ91鎂合金的晶粒細(xì)化作用機(jī)

3、理、澆注溫度和Sm的添加量對鎂合金細(xì)化效果的綜合影響。研究表明：1％wt的稀土Sm的加入及700℃的澆注溫度的配合能夠獲得最佳的晶粒細(xì)化效果。
　　在半固態(tài)等溫?zé)崽幚磉^程中，隨著等溫溫度的升高，半固態(tài)組織內(nèi)部的液相增多；隨等溫時間的延長，材料的半固態(tài)組織形貌不斷發(fā)生變化：枝晶熔化合并、晶界熔化分離、晶粒薔薇化、薔薇花瓣圓角處熔合、近球形晶粒、晶粒長大。在壓縮試驗(yàn)機(jī)上對AZ91鎂合金進(jìn)行半固態(tài)試樣的單向觸變壓縮，研究鎂合金的變形機(jī)理

4、，并對應(yīng)變速率、變形溫度對材料流動應(yīng)力的影響機(jī)理進(jìn)行研究。研究表明，晶粒的塑性變形、球狀晶粒間的互相錯動滑移以及固相組織在液相中的流動是鎂合金在半固態(tài)觸變壓縮時的變形機(jī)制。變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低都將造成材料的流動應(yīng)力的下降。
　　在金屬塑性變形理論模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合壓縮試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，建立鎂合金半固態(tài)觸變壓縮本構(gòu)關(guān)系。并將本構(gòu)方程導(dǎo)入DEFORM軟件對AZ91鎂合金進(jìn)行半固態(tài)觸變擠壓成形進(jìn)行數(shù)值模擬。分析了坯料加熱溫度、壓縮