az80镁合金板材气压胀形工艺基础研究

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1、国内图书分类号：TG132学校代码：10213国际图书分类号：540密级：公开硕士学位论文AZ80镁合金板材气压胀形工艺基础研究RESEARCHONGASBLOWINGFORMINGOFAZ80MAGNESIUMALLOYSHEET硕士研究生：张晓蕾导师：王刚副教授申请学位：工学硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG132U.D.C:540DissertationfortheMasterDe

2、greeinEngineeringRESEARCHONGASBLOWINGFORMINGOFAZ80MAGNESIUMALLOYSHEETCandidate:ZhangXiaoleiSupervisor:Prof.WangGangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineering

3、DateofDefence:June,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，镁合金因其低密度、高比强度和可回收等一系列优点，受到极大地关注。但是由于镁的密排六方结构（hcp），导致其成形性能较差。所以研究一种简单、方便的成形工艺对加强镁合金的应用具有非常重要的意义。AZ80变形镁合金是AZ系列中强度最高的镁合金，具有很大的应用潜力。为此本文选用AZ80镁合金等通道挤压-轧

4、制板为研究对象，研究了AZ80镁合金板的高温气压胀形工艺。首先，采用单向热拉伸试验在200～400℃范围内进行了各种拉伸速度的拉伸试验，得到了AZ80镁合金板在各种温度和应变速率下的真应力应变曲线，得到了流变应力、延伸率等基础数据，研究结果显示，AZ80镁合金板材在应变速率为2-4-1×10s，温度为300℃时，延伸率可达到389.8%。用自由胀形模具对1.0mm厚的AZ80镁合金板材进行了气压胀形试验，以半球件胀破时的高度作为衡量其胀形能力的标准，研究了温度和气压对胀形能力的影响，并分析了厚度

5、的变化。实验结果表明，300℃，0.8MPa下的胀形高度最大，达到41.5mm，高径比H/d=0.52。胀形过程中，会发生厚度不均现象。通过观察在不同温度和气压下胀形件的微观组织，分析了气压胀形过程中的组织演变规律和变形机理。结果表明，胀形过程中会发生动态再结晶。根据以上研究结果，在300℃进行了直径80mm筒形件、70mm×50mm盒形件的快速气压胀形试验。采用1.0mm厚的板材，可成形出高度15mm的筒形件，采用0.8mm厚的板材，可成形出14mm高的盒形件，而采用1.2mm的板材，可成形出

6、高度20mm的筒形件和盒形件，并分析了厚度分布规律。通过在板料上丝网印刷直径2.5mm的小圆，利用单向热拉伸试验、气压胀形半球件、筒形件和盒形件研究了AZ80镁合金板的高温成形极限，绘制出了快速气压胀形时的高温成形极限图（FLD）。并通过扫描电镜分析断口形貌，探讨了AZ80镁合金气压胀形的断裂机制，得到了其断裂机制为微孔聚集型断裂的结论。最后，用数值模拟和试验两种方法，研究了气压胀形半球件、筒形件和盒形件时的壁厚分布规律。数值模拟采用有限元分析软件MSC.MARC/MENTAT软件进行，采用壳单

7、元模拟了AZ80镁合金板料气压胀形过程，模拟结果与试验结果吻合良好，误差率仅为10%，表明可用有限元方法预测成形件的厚度。关键词：AZ80镁合金；气压胀形；成形极限图（FLD）；有限元模拟。I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMagnesiumalloyshasbeenpaidagreatdealofattentionsinrecentyearsbecauseofitslowdensity,excellentstrengthandrecovery.Howeverthemagnesiu

8、malloysapplicationispoorworkabilitybecauseofhexagonalclosepacked（hcp）structure.Thereforeitisextremelysignificancetofindasimpleandconvenientformingprocesstopromotetheapplicationofmagnesiumalloy.AZ80wroughtmagnesiumalloyisthehighestintensityofAZseriesm