镁合金挤压过程模拟实验研究

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1、镁合金挤压过程模拟实验研究摘要镁合金是一种新兴的轻合金结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、导热导电性好、机加工性能优良、阻尼减震性好、易回收等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、计算机、通讯和家电等行业。有限元分析方法是目前比较流行的工程问题分析方法之一，将现有的有限元分析技术应用于金属等温或等速挤压过程进行数值仿真模拟，可以方便地分析、研究材料的挤压变形过程，从而得出有利于指导挤压工艺的参数。本文先运用三维有限元模拟和实验验证相结合的方法研究了AZ91镁合金带材等速挤压变形规律。模拟研究结果表明，通过三维有限元模拟能够真实地揭示镁合金挤压变形各阶段挤压力的变化趋势和挤压出口温

2、度的演变规律，模拟计算结果和实验测量值非常接近。通过对制品的表面质量和组织、性能研究发现，制品的表面质量和组织、性能主要取决于出模口处的最高温度和最大拉应力状态。挤压后半段，模口温度下降400℃以下，热裂纹消失，显微组织为完全再结晶组织，此时成品表面质量和机械性能达到最优．本文第二部分对AZ3l镁合金十字型材等温挤压进行了模拟和实验研究。在实验过程中，通过控制挤压机的挤压速度使模具出口温度恒定在455℃左右。在等温挤压全过程中，应力、应变分布有规则，且比较稳定，从而保证了挤压过程中制品前后组织性能的均一性。通过和实验验证相比较发现，该模拟真实地反映了等温挤压过程中挤压力随行程变化趋

3、势。同时预测出了坯料和模具温度、应力、应变在挤压变形过程中分布和变化情况，为研究AZ31镁合金等温挤压内部金属流动规律以及制订实际挤压工艺提供依据。对比等速挤压，等温挤压在较大的挤压速度下实现了挤压出口温度恒定，在保证制品沿长度方向的组织性能和尺寸精度稳定的同时，提高了挤压的效率。论文证实了模拟挤压实验的有效性、可靠性，得出了模拟挤压实验对镁合金结构件研发和推广都有十分重要作用的结论，模拟实验能够为镁合金产品研发和推广缩短时间、降低成本，模拟实验的工艺参数，能够为实际所应用，或为实际应用提供有实际价值的参考。关键词：镁合金；模拟挤压；DEFORM：有限元分析ⅡAbstractMag

4、nesiumalloyisanewdevelopinglightstructuralmaterialintheautomotiveandelectronicsindustries，whichhastheadvantageoflowintensity,goodelectricconductionandtransmitsheat，highspecificstrengthandstiffness，excellentmachinability,andso110．Themethodofthefiniteelementanalyzeisanimportantmethodontheresearc

5、hingengineering．Applyingtheripefiniteelementanalyzemethodtotheextrusionprocess，cananalyzeandstudyconvenientlythecharacteristicofhotmetaldeformation，andarehelpfultoguidethetechnologyofMagnesiumalloysextrusion．ThedeformationcharacteristicsofthehotextrusionprocessofAZ91magnesiumalloystripsareanal

6、yzedbythecombinationof3DFEMsimulationandexperimentallyverificationinthefirstpart．Theresultshowsthattheevolutionoftheextrusionloadandexittemperatureinthewholestagescanberevealedfactuallybyusing3DFEMsimulation，withthehighagreementofthenumericalsimulationandrealextrusiontest．Thesurfacequailty，mic

7、rostrnctureandmechanicalpropertiesoftheextrudatearedeterminedonthehighesttemperatureandtensilestressatthedieexit，improvedasthedecreaseofthetemperatureatthedieexitaccordingtothepresentinvestigation．Inthesecondpart，theisothermalextrusionp