【摘 要】
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镁合金因其低密度、轻质量、高比强度和比刚度等特性被广泛用作轻金属材料和环保材料,在航空航天、汽车、3C等领域得到普遍应用。但是地球上的稀土元素都是以氧化物的形式存在,且稀土元素的提纯过程十分复杂且成本高昂,因此对稀土镁合金的性能进行研究,对于其更广泛的应用有着至关重要的意义。金属在高温变形过程中的微观组织演变以及流变行为十分复杂,材料的微观组织对材料的力学性能有直接影响效果,但是材料变形的微观组织
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镁合金因其低密度、轻质量、高比强度和比刚度等特性被广泛用作轻金属材料和环保材料,在航空航天、汽车、3C等领域得到普遍应用。但是地球上的稀土元素都是以氧化物的形式存在,且稀土元素的提纯过程十分复杂且成本高昂,因此对稀土镁合金的性能进行研究,对于其更广泛的应用有着至关重要的意义。金属在高温变形过程中的微观组织演变以及流变行为十分复杂,材料的微观组织对材料的力学性能有直接影响效果,但是材料变形的微观组织和流变应力受到变形温度、应变速率、应变量等各种因素的影响,影响的机制也十分复杂。因此构建材料的热变形本构方程或流变应力预测模型以及变形过程的热加工图,对后续的材料变形过程的工艺参数制定以及变形质量的控制提供了科学依据和理论指导。因为在材料的热变形过程中材料的流变应力受各种因素的影响是复杂非线性的,因此通过具有自主性,自组织的ANN人工神经网络模型对Mg-5.15Y-3.75Gd-3.05Zn-0.75Zr稀土镁合金的热流变行为进行了建模和预测。本文主要通过在Gleeble-1500D下,变形温度为350℃、400℃、450℃、500℃,应变速率为0.1s-1、0.5s-1、1s-1、5s-1的条件下开展了Mg-5.15Y-3.75Gd-3.05Zn-0.75Zr稀土镁合金的热压缩实验。利用得到的实验数据,基于Arrhenius双曲正弦函数模型构建了材料在峰值应力的本构方程。该本构模型的实验值与预测值的相关性高达0.95696。但由于通过该方法构建的本构方程计算复杂,且未考虑应变量的影响,随后又基于BP人工神经网络,利用实验数据进行模型测试和验证,构建了该合金流变应力的人工神经网络预测模型,该模型的实验值和预测值之间的相关性高达0.99982,相对误差最大3.478%,最小为-2.660%,相对误差的平均值计算为0.062%,预测精度较传统本构方程有了更大的提高,且计算过程更简单、便捷。最后基于材料的热加工的加工图理论,结合实验数据,绘制出Mg-5.15Y-3.75Gd-3.05Zn-0.75Zr稀土镁合金在应变量为0.1、0.3、0.5的热加工图,分析了材料变形温度和应变速率对能量耗散率η和失稳参数 ξ（ε）的影响关系,得出了 Mg-5.15Y-3.75Gd-3.05Zn-0.75Zr稀土镁合金优先选择的变形条件范围为:变形温度范围450-500℃,应变速率范围0.1-1 s-1。
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