鎂合金板材溫?zé)釠_壓成形理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鎂合金作為最具發(fā)展?jié)摿Α⒆罹吒?jìng)爭(zhēng)力的輕金屬材料之一，被譽(yù)為二十一世紀(jì)的“綠色工程材料”，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。鎂合金板材溫?zé)釠_壓成形工藝不僅可以充分利用鎂合金材料優(yōu)異的機(jī)械性能、環(huán)保性以及滿足產(chǎn)品薄壁化、輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，而且能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，正受到前所未有的關(guān)注。鎂合金板材溫?zé)岢尚芜^(guò)程涉及工藝因素較多，是一個(gè)極其復(fù)雜的多參數(shù)耦合的非線性過(guò)程，采用“試錯(cuò)”的傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法充分發(fā)揮鎂合金板材的成形性能，基于數(shù)

2、值模擬的定量化工藝設(shè)計(jì)方法，必將成為鎂合金板材溫?zé)岢尚喂に囋O(shè)計(jì)的發(fā)展方向。盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)鎂合金板材成形工藝和實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了大量摸索，但對(duì)鎂合金板材溫?zé)岢尚卫碚撨€需要進(jìn)一步深入探索。鎂合金板材溫?zé)釠_壓成形技術(shù)的研究已經(jīng)成為鎂合金應(yīng)用技術(shù)中頗具挑戰(zhàn)性的課題之一。 本文以AZ31鎂合金板材作為研究對(duì)象，以板材溫?zé)岢尚卫碚摵屠蛹夹g(shù)研究作為兩條研究主線，從基礎(chǔ)層、理論層和應(yīng)用層三個(gè)層面進(jìn)行系統(tǒng)研究；總體上采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法

3、；采用從基本性能實(shí)驗(yàn)到溫?zé)岢尚卫碚?，再?gòu)臏責(zé)岢尚卫碚撝笇?dǎo)工藝原型開發(fā)的研究思路。 本文首先通過(guò)軋制實(shí)驗(yàn)、單向拉伸實(shí)驗(yàn)和微觀組織分析，研究了AZ31鎂合金板材的交叉軋制和熱處理技術(shù)，獲得了力學(xué)性能良好的鎂合金板材的核心制備技術(shù)，并且分析了AZ31鎂合金板材溫?zé)嶙冃瘟W(xué)行為和微觀組織特征；在此基礎(chǔ)之上，提出了考慮溫度效應(yīng)的鎂合金板材溫?zé)岢尚雾g性破裂準(zhǔn)則，開展了成形極限實(shí)驗(yàn)(FLD，F(xiàn)ormingLimitDiagrams)，獲得了不

4、同溫度下的成形極限曲線(FLC，F(xiàn)ormingLimitCurves)，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法確定了韌性破裂準(zhǔn)則中的材料參數(shù)；采用基于熱力耦合的數(shù)值模擬方法對(duì)鎂合金板材溫?zé)崂映尚芜^(guò)程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，以建立的考慮溫度效應(yīng)的鎂合金板材韌性破裂準(zhǔn)則作為判斷破裂的標(biāo)準(zhǔn)，定量地分析了溫度場(chǎng)和壓邊力等工藝因素對(duì)鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿挠绊憴C(jī)制，并且采用數(shù)值模擬的方法設(shè)計(jì)了鎂合金板材變壓邊力差溫拉延工藝方案；最后，通過(guò)可加熱變壓邊力液壓機(jī)和

5、差溫拉延模具，實(shí)現(xiàn)了鎂合金板材拉延過(guò)程中壓邊力和溫度的實(shí)時(shí)控制，形成了鎂合金板材變壓邊力差溫拉延工藝原型，實(shí)現(xiàn)了AZ31鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿娘@著提高。相對(duì)于以往的研究成果和研究經(jīng)驗(yàn)，本文具有以下創(chuàng)新之處： 1、提出了考慮溫度效應(yīng)的鎂合金板材溫?zé)岢尚雾g性破裂準(zhǔn)則，解決了鎂合金板材溫?zé)岢尚螖?shù)值模擬中無(wú)法準(zhǔn)確判斷材料損傷破裂的技術(shù)難題，基于鎂合金溫?zé)岢尚雾g性破裂準(zhǔn)則，揭示了成形溫度和壓邊力等工藝因素對(duì)成形性能的影響機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)成

6、形過(guò)程的定量分析； 2、采用電化學(xué)蝕刻的方法，制取了清晰的應(yīng)變網(wǎng)格圓，進(jìn)行了AZ31鎂合金板材在100℃、250℃、300℃變形溫度下的成形極限實(shí)驗(yàn)，采用網(wǎng)格應(yīng)變分析技術(shù)，制作了不同變形條件下的成形極限圖，建立了鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿脑u(píng)價(jià)方法，突破了目前無(wú)法定量評(píng)價(jià)AZ31鎂合金板材溫?zé)岢尚涡阅艿碾y點(diǎn)； 3、通過(guò)變壓邊力液壓機(jī)和差溫拉延模具，對(duì)拉深過(guò)程中拉深力、拉深速度、拉深溫度進(jìn)行了實(shí)時(shí)控制，開發(fā)了鎂合金板材差溫拉延