az91d镁合金半固态触变成型的数值模拟研究

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1、哈尔滨理工大学．[学硕士学位论文AZ91D镁合金半固态触变成型的数值模拟研究．摘要半固态成型技术具有生产效率高，铸件致密度高，组织偏析少、机加工量少、模具寿命长等优点，因而获得了一定规模的实际应用。半固态金属触变成型由于半固态坯料的加热、输送很方便，并易于实现自动化操作，已成为当今半固态成型技术中的主要工艺方法之一．采用数值模拟技术不仅可以模拟半固态铸造过程的流场、温度场、应力场及显微组织的变化，还可预测缩孔、缩松、裂纹、变形等缺陷的产生位置、形态和大小。采用模拟技术对半固态触变成型过程进行研究，对于掌握半固态合金在填充型腔时的流动行为，指导半固态合金成型生产

2、及金属半固态成型的模具设计提供了有效依据。本文阐述了课题涉及到的几个主要基础理论知识点，即半固态金属的成型及其流动性、塑性成型理论、铸件凝固理论、铸造流变学理论，这些理论知识为半固态成型过程中的流动、凝固、最终成型提供了必要的理论支持。利用有限元法对AZ91D镁合金半固态的触变成型进行了数值模拟，采用刚粘塑性理论对该材料所符合的材料性质进行了理论解释；对有限元模拟作了基本理论假设；利用UG软件建立了有限元的几何模型；在商业有限元软件DEFORM．3D“工作平台上建立了AZ91D半固态材料的材料模型和摩擦模型等物理模型。采用DEFORM．3D‘rM模拟了AZ91

3、D镁合会半固态触变成型过程中的应力场、流场及模具变形情况。通过对模拟结果分析可以预测出缺陷的产生位置与大小形态，并对产生这种结果的原因进行了理论解释。最终达到了根据模拟结果确定冲头速度、压力、温度等最佳工艺参数，合理设计模具的且的。为了验证模拟结果的正确性与可信度，本文还对模拟结果与触变成型试验的试验结果进行了对比．试验采用自制的模具，在570℃时对AZ91D镁合金半固态进行了触变成型及触变流动性能试验研究。通过与相应的试验结果进行对比，证明了触变成型数值模拟结果的正确性。同时，用触变成型实验得到的变形力与模拟计算得到的变形力相比较，在一定程度上验证了AZ91

4、D镁合金半固态的本构关系是正确的。’关键词AZ91D镁合金半固态；触变成型；数值模拟：有限元；流变性兰玺篓矍：銮：：：2：：竺竺兰THESTUDYOFSEMI-SOLIDTHIXO．PROCESSOFAZ91DMAGNESIUMALLOYAbstractSemi-solidmetalprocesstechnologywiththeadvantageofhighproductionefficiency，bigcastingdensity，fewstructureseparation，linlemechanicalmachiningandetc．isapplied

5、insomefields．Becauseofthefacilityofheating，transportationofsemi—solidbilletsandeasytoachieveauto·control，thixoformingofsemi-solidhasbecomeoneoftheprimetechnicsmethodnowadays．Numericalsimulationtechnologynotonlysimulatingthefluidfield，thetemperaturefield，stressfieldandtheobviousmicro

6、-structurechanges，butalsoforecastingtheproducepositionandseveredegreeofshrinkageporosity,shrinkagecavityandcracketc．hastheguidingmeaningtodie-castingdesignofsemi·solidmetalformingprocess．Thispaperexpoundsafewofprimatebasictheoriesinthetask．Itincludesformingandfluidofsemi-solidmetal，

7、plasticformingtheory,castsolidificationtheory,theoryoffoundryrheologyetc．．Theseproviderightacademicbasisandexplanationsforfluid，solidification,finalforminginsemi·solidmetalprocess．Finiteelementmethod(FEM)Wasusedtosimulatethixoformingprocessofsemi-solidmagnesiumalloyAZ91D．Thebehavior

8、ofsemisolidAZ91Dall