镁合金挤压-剪切变形行为的物理和数值模拟研究.pdfVIP

第 42 卷第5 期 稀有金属材料与工程 Vo 1.42 , NO.5 2013 年 5 月 RARE METAL MATERIALS ANO ENGINEERING May 2013 镶合金挤压-剪切变形行为的物理和数值模拟研究 胡红军 (重庆理工大学，重庆 400054) 摘 要:提出了基于热模拟仪的续含金挤压.一次剪切(extrusion-shear )二步复合制备工艺(简称ES工艺)，设计并制 造了适合于热模拟仪Gleeble 15000的ES热物理模拟装置，进行了热模拟实验，建立了基于OEFORM软件的ES挤压有限 元数值模型，并进行了有限元模拟。研究了坯料变形过程的应变率、挤压力、应变-应力等物理量。从ES热物理模拟和 数值模拟过程的挤压力、应变.应力曲线的特点，发现ES工艺中续合金发生了特有的动态再结晶过程，具有明显的两个 动态再结晶阶段，被称为双级动态再结晶。绞合金坯料的等效应变率在正挤压阶段，累积应变的值较小，发生了少量 的动态再结晶，在经过一次剪切后等效应变率急速上升，发生了第二阶段的动态再结晶，续合金坯料的微观组织经过 挤压-剪切逐步细化。 关键词:变形侯合金:塑形变形:动态再结晶:晶粒细化 中固法分类号: TG 146.2+2 文献标识码:A 文章编号: 1002-185X(2013)05-0957-05 当前传统的挤压工艺不能够得到强度和塑性结合 ES 热模拟实验在重庆大学Gleeble-1500D 材料热 模拟实验机上进行， Gleeble 材料热模拟实验机是目前 较好的变形镜合金棒材(型材)，主要是微观组织粗大、 世界上功能较齐全、技术最先进的模拟试验装置之一， 呈带状分布，力学性能各向异性。 ECAP 工艺虽能够 是应用最广泛的热模拟试验机[3J 。在充分利用 通过反复多道次的塑性变形得到高性能的镇合金[l ， 2] ， Gleeble 1500D 热模拟实验机的加热系统、控制系统和 但是工业上很难大规模推广应用，本实验提出了镜合 数据来集系统的基础上，根据 ES 变形的思想并参照 金挤压-次剪切二步复合制备工艺 (extrusion-shear) 大型工业挤压机的结构，设计了一套在热摸拟实验机 (简称 ES 工艺)。当前没有专门的实验装置用于研究 上配合使用的模拟ES 挤压模具，基本组成结构见图 1 。 模合金的挤压，生产实践中的挤压工艺、模具设计和 AZ31 镇合金的 ES 挤压试样采用铸态未均匀化的 优化是在工业挤压机上反复进行得到的实验结果，虽 然可以直接用于指导生产，但实验准备周期长，耗费 以及经 400 C , 14 h 均匀化处理的试样。在铸键上取样 φ6 mm x l0 mm，再将小棒料放入挤压筒中，将焊丝焊 成本高，需反复采用不同工艺参数进行实验，实验周 接到模具上，以测定加热的温度，当温度达到所需值 期更长，设备损耗大。为了研究 ES 工艺的合理性和 时，开动热模拟仪，并挤压棒料，主要的挤压工艺参 可行性、研究模具结构对镜合金 ES 工艺中晶粒细化