镁合金az91d管材等温挤压变形数学力学模型及组织性能的研究

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1、沈阳工业大学博士学位论文摘要本文建立了压铸用AZ91D镁合金管材带锥杯等温挤压变形的数学力学模型，研究了挤压工艺及其优化方案，经挤压试验证实了所建模型的正确性。采用流函数法引入模具形状函数，从而准确反映了挤压过程变形区内的变形特点；通过流函数法首先建立挤压锥杯内应变速率张量场数学模型；并以等体积原则，求出挤压锥杯内的应变张量场数学模型：采用能量法建立了带锥杯挤压管材单位压力模型。在温度623K,-693K高温范围，以应变速率为0．1s一--．0．001s"1进行热压缩模拟试验，建立了AZ91D镁合金高温低应变速率的真实应力—应变曲线，根据真实应力一应变曲线计算出变形激活能、硬化指数

2、、峰值应力和峰值应变。得出发生动态再结晶的临界应力和临界应变数学模型，同时得出应变速率敏感性指数m，及m对应变速率的梯度数学模型。基于动态材料模型，建立了镁合金高温压缩变形时的热加工图；建立了在挤压杯内产生动态再结晶的判定依据；根据挤压过程中易发生变形失稳的特点，建立了判定在挤压锥杯内可能产生失稳的数学判据。应用Oringe7．0软件得到了不同温度下挤压锥杯内的应变速率张量、应变张量、峰值应力、峰值应变、变形激活能的分布规律图；同时绘制了AZ91D镁合金热加工图，根据此图，确定了合理的挤压工艺温度及合适的应变速率。对在相同温度不同挤压速度下产生动态再结晶分布规律进行预测，并通过实际

3、挤压进行验证后，证明预测结果符合实际。通过在挤压杯内发生失稳规律图，结合实际挤压组织分析，认为出现失稳的主要原因是镁合金管材挤压式挤压杯内的变形量逐渐增大，在达到总变形量60％Y左右时，出现了旋转孪晶和旋转交滑移，并同时伴随着晶粒的转动。通过对挤压杯内变形各部位孪晶及滑移出现规律的分析，认为挤压变形在高温时，无论变形量大小挛晶总是存在的。随着变形量的增加，滑移反而变得不很重要了，甚至很少发现。在此条件下镁合金管材挤压变形开始是由孪生和滑移共同作用的结果，当变形量继续增加时，主要由孪生引起的塑性变形为主导。本文还研究了热处理对挤压管材力学组织性能的影响，得到了抗拉强度大于410MPa

4、，伸长率大于20％的AZ9ID镁合金管材。同时发现镁合金AZ91D挤压管材通过固溶处理能够大幅度的提高伸长率，固溶加上时效处理能够改善抗拉强度。镁合金AZ91D管材等湿挤压变形数学力学模型及组织性能的研究关键词：AZ91D，镁合金，管材，等温挤压，力学模型II沈阳工业大学博士学位论文AbstraetAmathematicalmodelofisothermalexla'usionfordie-castingAZ91Dmagnesiumalloywasestablishedinthispaperandpro淄singoptimizationofisothermalexlrusionwa

5、sinvestigated．Astreamfunctionwasappliedtointroducemoldshapeforthemec：hanic$modelofisothermalexlrusionandcharacteristicofthedeformedareawasreflectedcorrectly．Firstly,themathematicalmodelfortensionfieldofstrainratewasachievedusingthesll'eamfunctionmethodandthenthematlmmdcalmodelfortensionfieldof

6、swainwasbuiltbasedolltheisopyknicprinciple．Pressuremodelofperunitofareawasestablishedthroughenergymethod．Thela-uestress—slraincurvesathightemperature(623K--693K)andlowstrainrate(o．1s-1-4)．001s-1)wasdeterminedthroughhotcompressionexperimentsandthenactivationenergyfordeformation,stresshardeninge

7、xponent,peakstt'e$sandslrainhavebeencalculated．Thecriticalsl阳ssandstrainmodelofDRXWal'eestablishedandthestrainratesensitiveexponent(m)anditsgradierIttoswainratew雠alsoobtainedalthesamelime．Hotprocessingmapsofmagnesiumalloyatelevatedtempe