AZ80合金熱變形行為與管材擠壓數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文采用高溫等溫壓縮試驗(yàn),研究了AZ80鎂合金的高溫塑性變形行為,建立了高溫塑性變形本構(gòu)方程。結(jié)合不同變形條件下的塑性加工圖和微觀組織,確定了AZ80合金塑性可加工區(qū)域以及高溫塑性變形機(jī)制。利用有限元模擬軟件模擬了鎂合金管材的正擠過程,較為詳細(xì)的分析了變形溫度、變形速度對(duì)管材內(nèi)部等效應(yīng)變場(chǎng)、等效應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及擠壓力的影響規(guī)律,并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)建立了擠壓極限圖,主要研究結(jié)果如下:
　　 1、AZ80合會(huì)高溫等溫壓縮流變應(yīng)力隨變形

2、溫度的降低和應(yīng)變速率的提高而增大且存在穩(wěn)態(tài)變形特征,可用雙曲正弦函數(shù)來描述高溫塑性變形行為,即流變應(yīng)力與應(yīng)變速率和變形溫度之間的關(guān)系。針對(duì)AZ80合金流變應(yīng)力的軟化特征,建立了包含軟化因子在內(nèi)的流變應(yīng)力數(shù)學(xué)模型:
　　 σ=4058.8×ε0.6284(ε)0.6284(ε)0.06133(-0.00365T-1.9762ε)
　　 2、根據(jù)流變應(yīng)力曲線,建立了功率耗散圖。當(dāng)流變應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變階段,峰值區(qū)域主要有三個(gè):

3、低溫低應(yīng)變速率域`(230-260℃,0.001-0.01 s-1)、中溫低應(yīng)變速率域Ⅱ(240.370℃,0.001-0.01 s-1)和高溫低應(yīng)變速率域Ⅲ(400-500℃,0.001-1 s-1),與此同時(shí)應(yīng)變量對(duì)功率耗散圖中峰值區(qū)域的分布影響不大,說明AZ80合金是一種應(yīng)變不敏感材料。可加工區(qū)主要集中在中高溫區(qū)段和應(yīng)變速率較低的區(qū)域即在350℃以上應(yīng)變速率小于0.1 s-1的區(qū)域。在穩(wěn)態(tài)加工區(qū)當(dāng)溫度高于450℃時(shí),動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為

4、很明顯,晶粒已經(jīng)粗化。根據(jù)功率耗散圖和延伸率可知,材料的最佳加工工藝為變形溫度410℃,應(yīng)變速率0.001 s-1。
　　 3、當(dāng)應(yīng)變速率大于0.1 s-1時(shí)以及溫度小于350℃的大部分區(qū)域失穩(wěn)因子為負(fù)值,此時(shí)AZ80合會(huì)在這些加工區(qū)域表現(xiàn)出明顯的加工失穩(wěn)現(xiàn)象,其失穩(wěn)變形機(jī)制主要為局部流變。因此,AZ80合金在實(shí)際的熱加工藝制訂中應(yīng)該避免出現(xiàn)在這些區(qū)域。
　　 4、根據(jù)流變應(yīng)力數(shù)學(xué)模型,對(duì)管材擠壓有限元數(shù)值模擬結(jié)果表明:

5、管材變形最大等效應(yīng)變區(qū)域主要集中在出模口處,坯料充滿凹模管腔的過程中擠壓力逐漸增大,在坯料流出?？谝欢ň嚯x時(shí)擠壓力達(dá)到最大值,之后隨著擠壓的進(jìn)行,擠壓力逐漸下降。隨著變形溫度的升高,坯料的等效應(yīng)力和溫升都降低,擠壓力也隨之減小而等效應(yīng)變變化不大:隨著擠壓速度的增大,變形不均勻性增大,溫升也顯著增加而對(duì)等效應(yīng)力的影響并不明顯,同時(shí)擠壓力呈下降趨勢(shì)。
　　 5、根據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬結(jié)果,繪制了AZ80合金擠壓極限圖。通過在同等擠壓工藝