镁合金型材拉伸矫直工艺优化及塑性变形机理研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haifeng_liu
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本论文以AZ31合金和Mg-Gd-Y-Zn-Mn高强镁合金挤压棒材为研究对象,系统的研究了拉伸矫直过程中拉伸温度、矫直速度以及拉矫道次对两种合金矫直效果的影响规律。通过建立拉伸残余变形率β和残余弯曲度α两种评判拉伸矫直效果的表达式,直观的反映了不同拉矫参数下的矫直效果,从而确立了合金最优拉矫工艺参数。在此基础上,对两种挤压态合金在不同温度及速度下进行温热拉伸实验,旨在得到两种合金随应变量变化的本构模型,从而掌握其在温拉伸矫直下的变形特点。主要结果如下:①AZ31合金和Mg-Gd-Y-Zn-Mn高强合金的挤压棒预弯后的拉伸矫直试验结果表明,拉伸矫直后的弯曲度α和试件的残余拉伸变形伸长率β存在函数关系,“残余变形率β—矫直后弯曲度α”的关系符合单指数衰减模型α=A1×exp(-β/t1)+y0,φ16mm和φ12mm AZ31、φ12mm Mg-Gd-Y-Zn-Mn高强合金拟合的校正决定系数均趋近于1,表明拟合效果较好,说明该模型可拟合不同合金及形状的弯曲试样拉矫后β和α的关系。②常规AZ31合金和高强度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金φ12mm挤压棒,其统一形状预弯试样要达到期望的拉矫后平直程度(即矫后弯曲度α等于或小于0.2%),所需的残余变形率β值有差异:以3.0mm/s速度拉矫,AZ31合金在160℃、200℃和240℃时β值分别为 2.42%、3.18%和 3.72%,Mg-Gd-Y-Zn-Mn 合金在 200℃时β值为3.41%;以 0.3mm/s 速度拉矫,AZ31 合金在 160℃和 200℃、Mg-Gd-Y-Zn-Mn 合金在200℃时,β值达到4.50%以上都无法使α达到0.2%以下。两种合金将相同程度的β值分两次拉矫完成,不利于α减小。因此,拉矫温度越低、速度越快、道次越少,越有利于以较小的矫后残余变形率β获取足够小的矫后弯曲度α,而β小有利于拉矫后制品横断面的形状和尺寸变化。但AZ31合金在160℃以上,Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金在200℃以上拉矫,才可保证夹持端不易破裂。③基于Arrhenius本构方程,根据两种合金在160℃~240℃,0.001S-1~0.1S-1条件下进行的热拉伸实验数据,用麦夸特算法计算了两种合金的本构参数,建立的AZ31及Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金本构模型计算结果与实验结果最大相对误差分别为6.27%、2.59%,模型能很好的反应流动应力与真应变的关系。对比发现,当拉伸相同应变量时,AZ31的应力指数n远小于Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金,但变形激活能Q大于Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金。④变形温度160℃~240℃和应变速率0.001S-1~0.1S-1范围内的温热拉伸实验数据表明,AZ31在拉伸到一定应变量后流变应力会逐渐下降,变形激活能Q也随应变量增加总体呈现下降趋势,表明动态回复逐渐抵消了加工硬化;而Mg-Gd-Y-Zn-Mn高强合金流动应力与热变形激活能Q随应变量增加总体一直呈现上升趋势,动态回复仅消除掉了部分加工硬化。
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