连铸AZ31镁合金的体积成形及其微观组织演变模拟

• 作 者: 黄木
• 出 处: 燕山大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 镁合金 超塑性 体积成形 微观组织演变 有限元模拟

本文研究了连铸AZ31镁合金在不同变形条件下的单向拉伸行为、体积成形实验以及成形过程中的微观组织演变模拟,为镁合金体积成形技术的发展和应用提供了可靠的依据。 在300-450℃的温度范围和4.25×10^-4s^-1～1.0×10^-2s^-1的应变速率范围内通过单向拉伸试验研究了连铸AZ31镁合金在高温下的塑性及超塑变形行为。计算了不同变形温度下表征晶界滑移难易程度的阀应力的值和不同温度下的变形激活能。通过金相显微镜和扫描电镜观察并分析了超塑变形后试样金相组织和断口特征。结果表明,在300-450℃,应变速率（?）低于1.0×10^-3s^-1的情况下,连铸AZ31镁合金开始表现出超塑性。在400℃,应变速率（?）为4.25×10^-4s^-1时,延伸率达到了200%,应变速率敏感性指数m为0.41。用光学显微镜观察了变形前后的拉伸式样的金相组织,结果表明:试样的初始晶粒尺寸约为25μm,在变形之后颈缩区域的晶粒长大现象不是很明显,晶粒沿着变形方向有所伸长,但晶粒形状基本保持为等轴状。 采用两段成形工艺,在250℃～400℃的温度范围,成形出了连铸AZ31镁合金直齿内齿轮。在250℃温度,零件已经基本成形,但成形零件表面质量较差,当成形温度超过300℃时,能成形出完好的内齿轮零件。试验证明连铸AZ31镁合金的最佳成形温度范围是300℃-400℃。随着温度的升高,成形压力逐渐减小。通过光学显微镜（OM）观察了成形制品的微观组织演变,结果表明:成形零件的晶粒得到细化。 以有限元软件SuperForm为平台,采用了修正系数后的Yada模型对连铸AZ31镁合金的齿轮成形实验中的微观组织演变进行了模拟。结果表明:利用修正之后的Yada模型结合计算机模拟仿真,可以有效地、直观地预测热成形过程的连铸AZ31镁合金微观组织变化规律。