az61镁合金半固态触变成形数值模拟及实验研究论文

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1、ClassifiedIndex:TG319U.D.C:621.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONNUMERICALSIMULATIONANDEXPERIMENTOFSEMI-SOLIDTHIXOFORMINGFORAZ61MAGNESIUMALLOYCandidate：ZhaoRuiruiSupervisor：Prof.DuZhimingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsprocessingEngineeringAffiliat

2、ion：SchoolofMaterialsSci.andEng.DateofDefence：June,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要镁合金密度小，具有较高的比强度、比刚度、电磁屏蔽性以及良好的切削性能和回收性能，已成为制造业重要的新型原材料。目前，镁合金的成形方法有压铸、固态锻造、固态挤压等。压铸方法不能保证结构件的力学性能要求，固态锻造、挤压方法不能满足形状复杂结构件的形状要求。半固态触变成形是一种新发展的一次近净成形复杂形状制件技术，其制件力学性能接近锻件，其制件形

3、状复杂程度接近压铸件，为镁合金复杂结构件成形工艺的发展提供了极有前途的发展前景。本文应用Deform-3D软件对AZ61镁合金薄壁件触变挤压成形过程进行了三维热力耦合刚-粘塑性有限元分析，得到了坯料加热温度、模具预热温度、上模速度、摩擦系数各工艺参数对材料触变成形等效应力场、等效应变场及温度场的影响规律，为薄壁零件触变成形工艺参数的确定提供了科学依据。采用新应变诱导熔化激活法（等径道角挤压+半固态等温处理）和铸坯直接半固态等温处理法制备AZ61镁合金半固态坯料，在较低吨位的压力机上成功制造出壁厚为3mm的卫星角框件，其表面质量良好，成形充填性良好，力学性能高，微观组织均匀且晶粒细小，实验进一步

4、验证了此工艺的可行性，并对成形压力、模具温度、保压时间对半固态坯料的充型行为的影响规律以及制坯方法、坯料等温处理温度、保温时间、等径道角挤压道次对角框件微观组织和力学性能的影响规律进行了研究。结果表明：触变成形制件性能与工艺参数紧密相关。适当提高成形压力、模具温度和保压时间可保证零件完整充型；与铸坯直接等温处理法相比，新SIMA法制备的半固态坯料成形的零件的力学性能高，微观组织细小，球化程度高；对于AZ61镁合金触变成形，较合适的工艺参数为：坯料等温处理温度560℃，保温时间15min，ECAE挤压4道次。关键词：半固态；触变成形；AZ61镁合金；数值模拟-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文A

5、bstractMagnesiumalloyshavebeenimportantnewrawmaterialsinmanufacturingduetolowdensity,highspecificstrengthandstiffness,electromagneticshieldingandgoodcuttingandrecycleproperties.Atpresent,formingtechnologiesofmagnesiumalloyincludediecasting,solidforgingandextrusion,andsoon.Mechanicalpropertiescan’tbe

6、satisfiedindiecastingtechnology.Astosolidforgingandextrusion,itcan’tsatisfytheshaperequirementofworkpiecewithcomplexshape.Semi-solidthixoformingtechnologyisanewnet-shapeformingtechnology,inwhichcomplexshapeclosetocastingandhighmechanicalpropertiesclosetoforgingscanbeobtained.Itprovidesaverypromising

7、futurewithnewtechnologyforformingmagnesiumalloystructureworkpieceswithcomplexshape.Inthispaper,3Dfiniteelementanalysisofthermal-forcecouplestateviscoplasticityofthixoformingforthin-wallAZ61magnesiumal