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AZ70镁合金的高温流动应力及本构模型.pdf

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AZ70镁合金的高温流动应力及本构模型.pdf

第37卷 第l期 稀有金属材料与工程 、,01.37.N0.1 MATERIALSANDENG烈EERING 2008 2008年 1月 RAREMETAL Janllary AZ70镁合金的高温流动应力及本构模型 吴立鸿,马全仓,张春香,关绍康,刘旭东 (郑州大学,河南郑州450002) 摘要:在温度300~420℃及应变速率O.001~1 单向压缩试验。结果表明:流动应力随着温度的升高及应变速率的降低而降低,随应变的增加,应力很快达到峰值, 然后逐渐降低并趋于稳定。为评价及预测Az70镁合金在热锻成形及数值模拟中的流动应力,结合Arrhenius方程并引 应力预测值与试验值偏差较小,计算精度高。 关键词:Az70镁合金;流动应力;模型;zener.Hollomon参数 中图法分类号:TGl46.2;TG316.1_r8文献标识码:A 文章编号:1002一185X(2008)01—0054-04 与铸造镁合金相比,锻造镁合金及其产品具有更 并加工成圣10mm×15mm的圆柱状。压缩试验在 高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能,其 发展潜力巨大【1】。但是镁合金具有密排六方结构,滑 ℃及应变速率为0.001~ls~。试样采用电阻加热,两 移系较少,低温塑性较差,加工难度大,随着温度的 端垫上石墨片以增加润滑。实验过程采用全自动采集 升高,滑移系增多,塑性大大提高[2’3】,因此,热锻是 数据,所有试样的最终真应变为1.0。 镁合金锻造成形最有效的方式。在有限的适合锻造成 2 实验结果 形的镁合金系中,Mg—Al—zn系合金由于原材料来源广 泛,生产成本低,被广泛用于制备镁合金锻件【1J。研 图1为AZ70镁合金高温真应力.应变曲线。由图1 究认为,Mg.A1.Zn系合金及其锻造材在Al含量为7%可知,此曲线属于典型的动态再结晶,热压缩变形过 左右时可获得令人满意的强度和塑韧性指标【4j,因此 程是加工硬化与动态再结晶软化相互竞争的一个动态 Az70镁合金具有制备高性能结构件的潜力。目前, 平衡过程。流动应力随着温度的升高及应变速率的降 对AZ70镁合金的变形性能,尤其高温变形性能的研低而降低。应力曲线表现为,在变形初始阶段随着应 究未见报道。在热锻工艺的研究中,流变应力常作为 变的增加,应力迅速上升,从而呈现加工硬化现象。 已知的基本参数,是合理进行数值模拟、制订成形工 当应变达到临界应变时,流动应力出现1个峰值,在流 艺及选择变形设备的理论依据【56J。鉴于此,本研究在 动应力达到峰值应力之前,动态再结晶已经开始发生, 温度为300~420℃及应变速率为0.001~ls。的条件 但加工硬化仍占主导地位,故曲线仍然上升,但斜率 下,采用G1eeblel500D热模拟试验机对Az70镁合金渐减。流动应力达到极大值后,动态再结晶加快,流 进行单向压缩试验。利用Arrhenius方,程并引入动应力开始急剧下降。当动态再结晶造成的软化与应 Zener.Hollomon参数建立了AZ70镁合金的流动应力变硬化达到动态平衡时,进入稳态流变阶段或稳定再 模型,同时进行了修正。 结晶阶段,宏观上流动应力基本保持不变r71。 1 实验材料及方法 3流动应力模型 实验材料的名义成分(质量分数,%下同)为 3.1 基于Arrhenius方程的流动应力模型 热压缩变形过程中,AZ70镁合金的高温流变应力 Mg一7.OAl—0.4zn—O.2Mn,即AZ70镁合金。采用半连续 铸造的方法制备合金锭,然后在电阻炉中进行410℃, 盯强烈地取决于变形温度r和应变速率叠。考虑二者 15 h的均匀化热处理。压缩试样

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