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快速塑性成形技术是将气压胀形的应变速率控制在10-2s-1级别左右,使胀形时间控制在几分钟内,再辅之以快速加热技术,使零件的生产能够在十分钟内完成。本技术并不追求最佳超塑性,而是使塑性满足成形要求。该技术可实现复杂外形的部件一次性整体成形,也使气压胀形技术用于大批量生产成为可能。ZK60合金在现在所有商用镁合金中强度最高,研究其板材快速塑性成形变形规律对获得轻质高强镁合金结构件具有重要意义。以1.0mm和1.2mm的ZK60镁合金轧制板材为例进行研究,为了获得材料在快速塑性变时的力学性能和材料参数,对ZK60镁合金板材进行了热拉伸试验。热拉伸试验温度分别250℃、300℃、350℃和400℃,应变速率10-3s-1和10-2s-1。350℃时延伸率最大,流变应力随着温度上升而减小、随着应变速率增大而增大。快速塑性成形实验使用板材厚度为1.2mm,原始晶粒尺寸3μm。首先对半球件进行5分钟快速塑性成形实验,以半球形件胀形高度作为衡量标准,找出最佳成形温度和气压,分析壁厚分布规律。实验结果发现,350℃、0.85MPa下胀形高度最大37.04mm。胀形件顶端减薄最严重,壁厚随着距顶端水平距离的增大而增大。根据半球形件试验结果,选定350℃下进行筒形件、盒形件分段快速塑性成形试验。筒形件最大胀形高度22mm、盒形件最大胀形高度20mm。筒形件壁厚,圆角处最薄;盒形件底部转角处厚度最薄。利用MARC有限元软件采用壳单元对半球件、筒形件和盒形件进行数值模拟,发现应变速率都达到10-2s-1数量级,壁厚分布与实际实验结果吻合较好。通过金相实验,分析了气压胀形过程中不同温度下胀形件和同一胀形件不同位置的组织演变规律。通过扫描电镜对胀形件断口进行扫描,发现ZK60镁合金板材快速塑性成形的微观断裂机制为微孔聚集型。