论文部分内容阅读
镁合金以其低密度高强度的优良特性，成为轻量化装备制造领域最为理想的金属结构材料。镁合金不仅比强度和比刚度高、机械加工和阻尼减震性能好，而且具有高导热性、高导电性和优良的静电屏蔽性、对环境无污染以及可回收再利用等诸多优点。本文根据交通运输装备型材断面，自行设计了“日”字形宽幅空心镁合金型材，然后分别利用AutoCAD和SolidWorks软件进行平面绘图和三维建模，而后将三维模型导入DEFORM-3D仿真软件模拟分流挤压过程，并利用800吨卧式挤压机进行了宽幅空心AZ31和ZK60型材的热挤压实验研究。本文采用数值模拟与实际挤压实验相结合的方法，系统的研究了坯料预处理状态、挤压温度、挤压速度等因素对宽幅空心镁合金型材挤压成型过程及其对型材组织与力学性能的影响规律，得到如下结果：(1)使用预挤压坯料挤压出的AZ31镁合金空心型材的强度和塑性变形能力均较佳，其最大抗拉强度和屈服强度分别为293MPa和195MPa，最大伸长率为18.3%。(2)本研究中，挤压的ZK60镁合金宽幅空心型材经时效（T5）处理后，其最大抗拉强度和屈服强度分别为325MPa和286MPa，最大伸长率为13.1%，本文还对导致该ZK60型材力学性能偏低的主要原因进行了分析。(3)研究发现，宽幅空心镁合金型材表现出一定的各向异性特点;冲击断口中裂纹扩展区的形貌为韧脆混合型断裂特征;挤压温度、挤压速度等工艺参数对型材的组织与性能、型材出模时的等效应力、等效应变及温度均有较大影响。数值模拟结果与挤压实验结果基本吻合。(4)实现了AZ31镁合金宽幅空心型材的搅拌摩擦焊接(FSW)，搅拌头旋转速度为1200r/min，焊接速度为80mm/min时焊接接头的抗拉强度为母材的75.3%，屈服强度为母材强度的143.3%。