镁合金挤压过程模拟实验研究
AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｅ ｓ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｖ ｓ ｏｆ ｔｅ ｓ ｓ ａｎ ｕｒ ｅ ＡＺ９１ ｍ ａ ｅ ｉ Ｄ ｇｎ ｓｕｍ ｌｏｙ ａ ｌ ｗｅ ｅ ｇａｎ ｄ ｈｒ ｕｇ Ｇｌｅ ｅ １ ０Ｄ ｉ ｕ ａｏｒ Ｔｈ ｉｉ ｒ ｉｅ ｔ ｏ ｈ ｅ ｂｌ一 ５０ ｓｍ ｌｔ ． ｅ ｒｇ ｄ ｐａｓｉ ｉ ｔ ｌｍ ｅ ｅ ｈ ｄ ｗａ ｅ ｏｒｔ ｏ ｌ ｈ ｒ ａ— ｅ ｈ ｉａ ｕｍ ｅ ｉａ ｉ ｕｌｔｏｎ ｏ ｈ ｏｄｓａ ｂ ｒ ｅ ｔ ｕ ｉｎ ｌ ｔｃ ｆｎｉｅ ｅｅ ｎｔｍ ｔ ｏ ｓ ｕｓ ｄ ｆ ｈｅ ｃ ｕｐ ｅ ｔ ｅ ｍ ｌｍ ｃ ａｎｃ ｌｎ ｒｃ ｌｓｍ ａ ｉ ｆｔ ｅ ｒ ｎｄ ａ ｓ ｘ ｒ ｓｏ ｐ ｏｃ ｓ ｆＡＺ９ ａ ｌｙ Ｔｈｅｅ ｆ ｃ ｓｏｆｄｅ ｏ ｍａｔｏ ｅ ｐ ｒ ｔ ｅ ａ ｘ ｒ ｉ ｅｌｃｔ ｈｅ ｄ ｆ ｒ ａ ｉｎ ｆ ｒ ｅ ａ ｄ ｓｒ ｉ— ｆ ｒ ｅ ｓ ｏ Ｄ ｌｏ ． １ ｆｅ ｔ ｆ ｒ ｉ ｎ ｔ ｍ ｅ ａ ｕｒ ｎｄ ｅ ｔ ｕｓｏｎ ｖ ｏ ｉｙ ｏｎ ｔ ｅ ｏ ｍ ｔｏ ｏ ｃ ｎ ｔａｎ ｅ ｆ ｅ ｉｅ ｗｅ ｅｄｉｃ ｓ ｅ Ｔｈｅ ｓｍ ｕｌｔｏｎ ｒ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔｖ ｒ ｓ ｕ ｓ ｄ． ｉ ａ ｉ ｅ ｕｌｓ ｓ ｏｗ ｈ ｔｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ Ｓ ４０ ℃ ａ ｈ ｅ ｔ ｕ ｉｎ ｓ ｅ Ｓ ２ ｔ ａ ｈ ｘｔｕｓｏｎ ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ０ ｎｄ ｔ ｅ ｘ ｒ ｓｏ ｐｅ ｄ ｉ １ ．５
关 键 词 ：镁 合 金 ；挤 压 ；数 值 模 拟 中 图分 类 号 ：ＴＧ３ ９ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：ｌ ７—４ ７２ １ ）３０ １一５ ６ ４６ ５ （ ０ １ ０ —０ Ｏ０
镁合金等径角挤压过程有限元模拟
兵器材料科学与工程第３ｌ卷图１ＥＣＡＥ工艺示意图Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＥＣＡＥ图２ＥＣＡＥ路径图Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＥＣＡＥｒｏｕｔｅ变形路线：Ａ，Ｂ．，Ｂｃ，Ｃ，如图２所示。
Ａ路线，挤压件在挤压过程一直按同一方向进行挤压；Ｂ。
路线，挤压件在挤压过程中旋转９００，旋转方向交替变化；Ｂｃ路线，挤压件挤压过程中顺次旋转９００进行挤压：Ｃ路线，挤压件挤压过程顺次旋转ｌ８００进行挤压【引。
通过对试样进行多道次的挤压变形以获得足够的累积应变．从而使晶粒细化。
１ｗａｈａｓｈｉ［４１提出了计算累积应变的公式：仁三冬［ｃｏｔ（孚＋芈）＋如ｏｓｅｃ（舛芈）］，（１）、／３二二ｚ其中Ⅳ表示挤压次数；西为模具拐角；沙为模具圆心角。
按照公式（１），当Ｊｖ为固定值ｌ，西为固定值９００时，应变在忙００时取得最大值１．１５；在Ｉｌ，＝９００时，取得最小值０．９０７。
文中取ｌｆＩ＝３６．８６０，根据公式计算得平均应变ｅ＝Ｏ．９９１ｌ。
公式（１）给出的只是平均应变的表达式．不能给出试样局部应变和ＥＣＡＥ变形各个时刻的应变，也没有考虑摩擦的影响。
ＥＣＡＥ的通道截面可为方形截面或圆形截面。
这两种截面的ＥＣＡＥ过程均可视为二维平面应变过程［５－６］．故都可建立平面模型来模拟这两种截面的ＥＣＡＥ变形过程。
２ＥＣＡＥ有限元模型模拟以圆形截面为研究对象，模具通道截面为２４ｍｍ，通道拐角为９０。
材料选用镁一锂合金。
其成分如表ｌ所示．其尺寸为彰Ｍｍｍｘ８０ｍｒｎ。
在室温下挤压．冲头的压下速度为２ｍｎ以。
试样视为弹塑性材料。
模具和冲头看作是刚性体。
网格划分采用四节点单元．初始单元数是２４ｘ８０＝１９２０。
节点数为２０２５。
采用更新拉格朗日参考系描述，步长设为２１０步（冲头压下２００步，冲头弹起１０步），分析时间６８ｓ（冲头压下３４ｓ，冲头弹起３４ｓ），摩擦因数ｍ分别为０，０．２，０．４。
AZ61镁合金挤压工艺模拟研究
ｆ ｃｏ ｓ ｎ ｌ ｄ ｎ ， ｂ ｌｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ， ｅ ｔｕ ｉｎ ｐ ｅ ｒ ｔ ，ｆ ｃ ｉｎ ａ ｔｒ ｏ ｅ ｆ ｉ ａ ｄ ｈ ｌ ｎ ｔ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｒ ｉ ｃ ｕ ｉ ｇ ｉｌｔ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｘ ｒ ｓｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｅ ｒ ｔｏ ｆ ｃｏ ，ｃ ｎ ｏ ｄ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｇ ｈ ｎ ｈ ｉ ｅ ｔ ｓｏ ｂ ｎｄ ｘｒ ｉ ｎ ａ ｗｈｉｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｄｉ ｇ ｅｆ ｃｉ ｅ ｔｅ ｓ ｎ ｆ ｒ ｎ ｕ ｆ ｒ ｉ ｗｅ ｅ ｓ ｕ ｓ ｄ ｙ ｒｈｏ ｏ ａ ｕ ｃ ｉ ｆ ｅ ｃ ｌ ａ ｎ ， ｆｅ ｔｖ ｓｒ ｓ ａ ｄ ｏ ｍｉｇ ｎｉ ｍ ｔ ｌ ｏ ｙ ｒ ｄｉｃ ｓ ｅ ｂ ｏ ｔ ｇ ｎ ｌ ｅ ｐｅ ｍｅ ｔｌ ｘ ｒ ｉ ｎ ａ ｄｅ ｉ ｎ ｓｇ ｍｅｈ ｄ．Ａ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｃ ｎ ｌ ｓｏ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄ ｎ ｉ ｌｔｏ ｒ ｓ ｔ ｗｈ ｃ ｏｆ ｒ ｔｏ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｏ ｃ ｕ ｉ ｎ ｓ ｒ ｐ ｓ ｄ ａ ｅ ｏ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｅ ｕｌ ｓ ｉｈ ｆｅ ａ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆｒｄｅｅ ｍｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｔ ｓｏ ｒ ｃ ｓ ． ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｔ ｒ ｎ ｎ ｈ ｘｒ ｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｕ Ｋｅ ｒ ｓ ｘ ｒ ｓｏ ｏ ｅ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｔ ｉ ｎ ｐｒ ｃ ｓ ；ｍａ ｎ ｓｕ ａｌｙ ｕ ｇ ｅ ｉ ｍ ｌｏ ；ｎｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａ ｉｎ； ｅ ｍｅ ｉ ａ ｉ ｌ ｔｏ ｄｉ
仿真 文献鲜 有公 开报 道． 本文 利用 此流 变模 型在 有 限
元软 件二 次 开发 的结 果 上对 镁 合金 的挤 压 工艺 进行 了数 值模 拟 ， 对 坯料 温 度 、 并 挤压 速 度 、 擦 系数 、 摩 模 具锥 角 和工作 带 长度 等 工艺 参 数对 挤压 载荷 、等效 应 力 和变 形均 匀 性 的影 响进 行 了模 拟研 究 ，分 析研 究 了不 同工艺 条 件下 的等效 应 变分 布 ，根据 模 拟结 果 提 出最佳 的工 艺参数 ， 实验 的研究 提供 了参考 ． 为
镁合金挤压及其力学性能研究
随温度降低而降低。如有一Ｂ含量大于Ｂ。的合
ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅｘｌｎｌｄａｂｉｌｉｔｙ ｗｈｅｎ ｈｅａｔｅｄ ｔｏ ２３０＂Ｃｏｒ ｈｉｇｈｅｒ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｅｘｔｒＢｄｅｄ ｒｏｄｓ ｅｎｄ ｂａｒｓ ｈａｖｅ ｇｏｏｄ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄ
20030305
沈阳工业大学硕士学位论文
摘要
本文研究了ＡＺ９１、ＡＺ６１及几种含锆镁合金的挤压性能，结果表明尽管镁合金具有 密排六方结构，室温下滑移系较少，塑性较差，但在加热到２３０℃以上时仍表现出良好 的可挤压性。在本实验参数下，挤压出的杆材和板材表面良好，尺寸符合设计要求。
本文对挤压态镁合金杆材和板材进行了热处理，然后做了显微组织分析和力学性能 测试。结果表明挤压后的镁合金综合力学性能明显高于铸态，抗拉强度较铸态提高 ５０ＭＰａ以上，屈服强度提高３０ＭＰａ以上。延伸率提高５％以上：挤压后的镁合金显微组织 均匀细小，平均晶粒度在１５ ｐ ｍ以下，而挤压前的铸态组织晶粒度在８０ ｕ ｍ以上：热处 理对挤压态镁合金力学性能的影响因合金牌号不同而不同，对于ＡＺ９１板材而言，Ｔ４、 Ｔ６处理均降低其力学性能，挤压后Ｆ态性能最佳，而其它几种含锆合金Ｔ６态要好于Ｆ 态：断口分析表明ＡＺ６１板材的横向拉伸断口与纵向断口形貌有很大不同，横向断口韧 窝呈细条状，而纵向断口呈大小和深浅不一的圆形韧窝，这种断口形貌的差异证明材料 在挤压过程中晶粒有择优取向。其它几种镁合金挤压态断口皆表现为韧性断裂的特征， 室温断口与高温断口特征基本相同，分析表明由于挤压态镁合金室温塑性已经很好，所 以尽管高温下镁合金塑性进一步提高，但断口特征较室温下并无明显变化。
镁合金挤压技术的研究进展
挤 压 具 有 强 烈 的ｊ 向压 应 力 状 态 ，金属可 以发 挥其最大 的塑性变形 潜力 。镁 台金挤压主要 Ｔ艺参数包 括 模具预热温 度 、铸锭加 热制度 、挤 压 速度 、挤 压 比 、润滑 剂等 另外铸 锭 均匀化处理 对挤压产 品的质量也有 重 要影响 。
１．镁合 金挤压成形的特点 目前 ，热挤 压是变形 镁合金最 主 要 的塑性加 『：方 法。与变形铝合 金的 挤 压加 丁一样 ，变形 镁合金可采 用正 向挤 压 ，也可 以采 用反 向挤压 ；可用 单动 挤压机 ，也可以用舣动挤 压机 ； 可 用 卧式 挤 压机 ，也 可 ｊ｛ｊ立式 挤 压 机 ，挤压僻 、棒 、型 、线 材。一般来 说 ，儿是用 于挤压铝合金 制品的挤压 机 和挤压方 法基本适用 于挤压镁合 制 品。但 二者仍存在 以下嫠异 ：①镁
一 、 概 述
镁合 金 塑性 较 差 ，适 合 挤 压 成 形 ，一般为温挤压和 热挤压 ，挤压温 度通 常为３００～ ４５０。Ｃ。镁 合金挤压 有以下优点 ：可细化 晶粒 ，通 过保 留 挤压纤维织构可提高 强度 ，可获得优 良的表面质量及 良好 的尺寸精度 。 目 前 ，镁合金 管材 、棒 材 、型材 、带材 等产 品主要 采用挤压成形 。但镁合金 挤压也存在挤压速度慢 、变形抗力 大 、挤压加 ＿ Ｔ后 由于形成织构而造成 材料力学性能 的各向异性 等缺点。
AZ91镁合金带材挤压过程数值模拟与实验研究
ｒ ｓ ｌ ｎ ｘ ｅ ｍｅ ｔｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ． Ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｉ ， ｍｉｒ ｓ ｃｕｅ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎｃ ｒｐ ｒ ｅ ｆｔｅ ｅ ｔ ｄｎ ｅｕｔ ａ ｄ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｕｅ ｎｓ ｈ ｕ ａ ｅ ｑ ａ ｔ ｓ ｉ ｆ ｌ ｙ ｃｏｔ ｔｒ ｎ ｃ ａ ｉａ ｐ ｏ ｅｔ ｓ ｏ ｈ ｘｒ ｉｇ ｕ ｒ ｌ ｉ ｕ
ｏ ｆＡＺ９ ａ ｎ ｓｕ Ａｌ ｙ Ｓ ｒｐ Ｍ ｇ ｅ ｉ ｍ ｌ ｔ ｉ １ ｏ
・
Ｈ ｎｊｎ ， Ｉ ｕ －ｉｇ ，Ｌ ｕ ｎ —ａ Ｚ Ｎ ｈ．ｕ Ｕ Ｗｅ － Ｌ ｏｘｎ ＩＧ ａ ｇｙｏ ， ＨＯ Ｇ Ｚ ｉ ａ ｕ Ｌ ｈ
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AZ31B镁合金铸轧工艺模拟及其实验研究的开题报告
AZ31B镁合金铸轧工艺模拟及其实验研究的开题报告标题：AZ31B镁合金铸轧工艺模拟及其实验研究介绍：AZ31B镁合金是一种常见的轻质合金，具有较高的比强度、耐腐蚀性和可塑性。
然而，在制造过程中，由于其较低的塑性和易于氧化的特性，会带来较大的制造难度和生产成本。
因此，对于AZ31B镁合金铸轧过程的研究具有重要的意义。
本研究旨在探究AZ31B镁合金铸轧工艺模拟及其实验研究，寻找合适的工艺参数，以优化制造过程，提高镁合金制品的质量和性能。
研究内容：1. AZ31B镁合金性能分析和常见工艺分析。
2. 铸轧工艺模拟软件的选择和应用。
3. 铸轧过程中的温度场、应力场和变形场等数值模拟分析。
4. 镁合金铸轧实验的研究方法和流程。
5. 实验结果的分析和总结，优化工艺参数。
意义：本研究旨在探索AZ31B镁合金的铸轧工艺，在生产制造中提高镁合金制品的质量和性能，为镁合金的发展和应用做出贡献。
参考文献：[1] Wenner S., Gruner M., Methner M., et al, Numerical and experimental investigation of the microstructure evolution during the integrated casting and rolling process of a magnesium alloy, Materialsand Design, 2019, 179: 107905.[2] Sklad M., Zrnik J., Pala Z., et al, Structural Properties of AZ31B Magnesium Alloy Sheets and Their Application for Electrode Plates in Magnesium-Ion Batteries, Materials, 2020, 13(8): 1774.[3] Hu Z., Huang J., Fan J., et al, Study on the influence of process parameters on the mechanical properties of AZ31B magnesium alloy sheet, Materials Science and Engineering, 2020, 789: 139652.。
AZ31镁合金挤压过程的数值模拟
11 N/s·mm·K
挤压时坯料有充足的时间向模具传导热量。在变形区， 5 mm/s 挤压时的温升低于 50 mm/s 挤压时的温升。坯
250 200
Temperature/ ℃
表 2 AZ31 镁合金挤压过程有限元数值模拟的工艺参数
Table 2 Simulation parameters of the AZ31 extrusion
第 44 卷 2015 年
第 10 期 10 月
稀有金属材料与工程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING
Vol.44, No.10 October 2015
AZ31 镁合金挤压过程的数值模拟
梁书锦 1,2，刘祖岩 2，王尔德 2
(1. 西安欧中材料科技有限公司，陕西 西安 710018) (2. 哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150001)
process
Billet temperature/℃
20, 200
Die temperature/℃ 100, 200, 300, 400
Extrusion speed /mm·s-1
5, 17, 50
150
100
50
Measured
Simulated
00 20 40 60 80 100 Time/s
为了验证所选模拟参数的准确性，在干摩擦条件 下，模具温度为100 ℃，坯料温度为20 ℃时，实测了 挤压后坯料的温度变化曲线，并与数值模拟所得到的 温度变化曲线相对比，来验证所选参数和模型的准确 性，从而为以下得到的数值模拟结果的可靠性提供有 力的证明，如图2所示。结果表明：这2条温度变
图 1 AZ31 镁合金挤压模型的示意图 Fig.1 Illustration of the extrusion model
镁合金挤压过程模拟实验研究
ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＦＥＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ。Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｕｔｌｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ４５５℃ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｍ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｉｓ ｓｔｅａｄｙ ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｙｃｌｅ ｏｆ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｕｓ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｌｏａｄ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｍｉｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｍｏｌｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｒｅｓｓ，ｓｔｒａｉｎ
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
Ⅱ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
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。
镁合金壳形件充液拉深数值模拟及实验研究的开题报告
镁合金壳形件充液拉深数值模拟及实验研究的开题报告一、研究目的本研究的目的是通过数值模拟和实验研究的方法，探讨镁合金壳形件在充液及拉深过程中的变形规律和影响因素，为优化该工艺提供理论基础和实验数据支持。
二、研究内容1.建立镁合金壳形件充液拉深的有限元模型，模拟其变形过程。
2.利用实验方法测量镁合金壳形件在充液和拉深过程中的变形情况，并与数值模拟结果进行对比和分析。
3.研究影响充液拉深过程的因素，包括镁合金壳形件的材料性质、充液方式、液体类型、拉深速度等。
4.根据研究结果，提出优化该工艺的方案。
三、研究意义镁合金壳形件在航空航天、汽车、电子等领域有着广泛的应用，充液拉深是其加工过程中重要的一环。
通过深入研究充液拉深过程中的变形规律和影响因素，可以为优化该工艺提供理论基础和实验数据支持，从而提高产品的加工效率和质量。
四、研究方法1.建立有限元模型：利用ABAQUS软件建立镁合金壳形件的有限元模型，根据充液拉深的工艺过程进行相应的边界条件设定。
2.数值模拟：使用有限元分析方法，在不同的边界条件下模拟镁合金壳形件在充液和拉深过程中的变形和应力分布，得到数值模拟结果。
3.实验研究：采用充液拉深实验方法，测量镁合金壳形件在充液和拉深过程中的变形情况，并记录相关实验参数。
4.数据分析：对数值模拟结果和实验数据进行对比和分析，研究影响充液拉深过程的因素。
五、预期成果1.建立镁合金壳形件充液拉深的有限元模型，模拟其变形过程。
2.研究影响充液拉深过程的因素，并给出相应的优化方案。
3.论文发表：撰写相关学术论文，将研究成果发表在相关学术期刊上。
AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟
ＡＺ３ １镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟＊
李琳琳¨。。张治民２，薛勇１ （１．中北大学材料科学与工程学院，山西太原０３００５１；２．山西省集成精密成形工程技术研究中心，山西太原０３００５１）
摘要：采用Ｇｌｅｅｂｌ｝１５００热一力学模拟试验机进行等温压缩实验所得ＡＺ３１镁合金应力——应变数据，建立材 料变形的数学模型，拟合出材料温成形应力——应变曲线。应用有限元法模拟ＡＺ３１镁合金薄壁管的挤压成形，坯 料的成形流变性能按其数学模型施加于ＭＳＣ－Ｓｕｐｅｒｆｏｒｒｎ的材料库中，其中着重探讨ＡＺ３１镁合金挤压成形过程中， 温度、速度、润滑以及模具形状等因素对金属流动的影响，为管类零件挤压成形工艺提供科学的依据。
线特点，模拟采用刚塑性模型。因该零件为轴对称 件，所以取１／２来分析。其初始条件为：凸模行程 速度为１０ｍｍ／ｓ；摩擦系数为０．１５；坯料的成形流 变性能按式（１）施加于该软件的材料库中。坯料的 初始单元划分为１５０，节点数目为１８２，环境温度为
图３挤压工序模拟简图 Ｆｉｇ．３ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ
关键词：ＡＺ３１镁合金；有限元法；挤压 中图分类号：１１３３７１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３９４０（２００６）０５－００３２－０４
Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｌｏｙ ＡＺ３ｌ ｔｕｂｉｎｇ
ＬＩ Ｌｉｎ－ｌｍｌ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ—ｍｉｆｆ，ＸＵＥ Ｙｏｎ９１ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｈａｎｘｉ ０３００５１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｈａｎｘｉ ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）
AZ31镁合金挤压成形微观组织演化的试验研究与数值模拟
AZ31镁合金挤压成形微观组织演化的试验研究与数值模拟一、概述镁合金作为轻质、高强度的材料，在航空航天、汽车制造和电子产品等多个领域具有广泛的应用前景。
镁合金在成形过程中存在固有的缺陷和较低的力学性能，限制了其应用范围。
随着挤压成形技术的不断发展，通过改变模具结构、坏料形状及润滑条件等参数，可以有效地改善镁合金的成形性能并扩大其应用领域。
为了更深入地了解镁合金挤压成形过程中的微观组织演化行为，本文采用实验研究方法与数值模拟相结合的方式，系统地对AZ31镁合金的挤压成形微观组织演化进行了研究。
通过对实验数据进行数值模拟，旨在揭示挤压温度、应变速率和变形速度等工艺参数对微观组织演化的影响规律，并建立相应的本构模型。
研究结果有助于优化镁合金挤压成形工艺，指导实际生产。
1. 镁合金的应用及重要性随着科技的进步和工业的发展，对金属材料的需求日益增长，特别是高性能轻质合金材料。
镁合金作为轻质、高强度、优良的导电和导热性能于一体的轻质合金，在航空、航天、汽车制造、电池工业及通讯等领域具有广泛的应用前景和战略意义。
镁合金的应用不仅可以降低对石油资源的依赖，减少环境污染，而且能够提高相关产品的性能和使用寿命，因此研究镁合金的应用及重要性显得尤为重要。
在众多的轻质合金中，镁合金以其低密度、高比强度和刚度、优异的减震性能以及良好的电磁屏蔽性能等优点，受到广泛关注。
特别是在航空航天领域，采用镁合金可以大幅减轻飞行器的重量，提高燃油经济性和运载能力。
在汽车制造业中，镁合金的应用则有助于提高汽车的工作效率、降低能耗以及环保减排。
镁合金在电子器件、电池和通讯器材等领域的应用也都展现出巨大的市场潜力和发展前景。
镁合金在加工过程中也存在一些挑战，如流动性差、难以热处理强化等，这些因素限制了镁合金在一些领域的广泛应用。
深入研究镁合金挤压成形过程中的微观组织演化规律，对于揭示其塑性变形机制和提高镁合金的综合性能具有重要意义。
镁合金作为一种具有广泛应用前景和重要价值的轻质合金材料，其研究不仅有助于推动相关领域的技术进步，还可为国家的战略发展提供有力支持。
镁合金铸态和挤压态组织观察 实验指导书
镁合金铸态和挤压态组织观察的操作及组织观察一、实验目的1掌握镁合金组织金相制作的方法2了解镁合金的显微组织特征二、概述镁合金的密度是钢的23％，铝的67％，塑料的170％，是金属结构材料中最轻的金属，镁合金的屈服强度与铝合金大体相当，只稍低于碳钢，是塑料的4~5倍，其弹性模量更远远高于塑料，是它的二十多倍，因此在相同的强度和刚度情况下，用镁合金做结构件可以大大减轻零件重量，这点对航空工业，汽车工业，手提电子器材均有重要意义。
镁合金是以金属镁为基，通过添加一些合金元素形成的合金系，通常可分为二元、三元及多组元系合金。
二元系如Mg-Al，Mg-Zn，Mg-Mn，Mg-RE，Mg-Zr等；三元系如Mg-Al-Zn，Mg-Al-Si，Mg-Al-RE等；多元系如Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr等。
因为大多数合金含有不止一种合金元素，所以实际上为了分析问题方便，也为了简化和突出合金中最主要的合金元素，习惯上依据镁与其中的一个主要合金元素，将其划分为二元合金系。
对于AZ31镁合金的腐蚀，早期的研究主要集中在合金元素对腐蚀性能的影响上。
近几年来随着加工及表面处理技术的进步，合金耐蚀性的研究越来越集中在通过新型的加工技术（如快速凝固技术、半固态成型技术等）和表面处理技术（如化学转化、阳极氧化、微弧氧化等）来直接或间接的提高AZ31镁合金的耐蚀性能。
总而言之提高合金耐蚀性的途径主要从以下几个方面入手：减少镁合金杂质含量，提高镁合金的纯度；采用快速凝固、热处理与合金化改性等方法细化合金组织，使成分均匀化。
因此，了解镁合金组织，对于提高镁合金质量、防止镁合金腐蚀有重要的意义。
三、铸态镁合金的组织AZ31镁合金属于典型的亚共晶合金，其凝固区间约为60℃，铸造过程中凝固时间短，冷却速度快，因此无论采用何种方式，其凝固收缩均难以补偿，加之Al元素在镁合金中的扩散速度极慢，凝固过程十分复杂，而镁合金组成相的含量、分布、形态、成分等因素与合金的腐蚀性能密切相关。
ZK60镁合金等温挤压成形及组织性能变化规律研究的开题报告
ZK60镁合金等温挤压成形及组织性能变化规律研究的开题报告一、选题背景与意义镁合金作为一种轻质高强材料，应用广泛。
其中ZK60镁合金具有高强度、优异的综合性能和良好的变形加工性能，在航空、航天、汽车、铁路、船舶等领域得到广泛应用。
但是，镁合金在加工过程中易发生变形失稳，导致成形性能不佳。
因此，在镁合金成形加工工艺研究方面，有必要针对镁合金的特性和缺陷，探究其成形加工特性以及材料组织性能变化规律。
二、研究目的和内容本研究旨在通过等温挤压成形和组织性能变化规律的研究，探究ZK60镁合金的成形加工特性及其组织性能变化机理。
具体研究内容包括：1. 采用等温挤压成形工艺，研究ZK60镁合金在不同温度下的成形加工特性变化规律。
2. 通过金相显微镜、扫描电镜等手段，分析ZK60镁合金在加工过程中组织性能的变化规律。
3. 针对不同工艺参数和加工温度下的ZK60镁合金材料组织性能，进行力学性能测试和分析。
三、研究方法和技术路线1. 初步确定ZK60镁合金的组织结构和成分。
2. 设计和优化等温挤压工艺方案，其主要步骤为：（1）选择不同温度、应变速率下的等温挤压试验方案，确定最佳成形工艺参数；（2）对加工过程进行现场观测和数据采集，分析加工过程中的特点及其对材料组织性能的影响；（3）通过金相显微镜、扫描电镜等手段，分析ZK60镁合金在等温挤压加工过程中的组织性能变化规律。
3. 对不同工艺参数和加工温度下的ZK60镁合金进行力学性能测试，并分析其力学性能变化规律。
四、预期成果通过研究ZK60镁合金的等温挤压成形和组织性能变化规律，可以获得以下预期成果：1. 建立ZK60镁合金等温挤压成形的数学模型，通过仿真计算，预测其成形加工特性等参数。
2. 探究等温挤压成形过程中ZK60镁合金组织性能的变化规律，并对其进行详细分析。
3. 系统地研究ZK60镁合金在不同工艺参数和加工温度下的力学性能变化规律。
4. 给出ZK60镁合金在等温挤压成形中最佳工艺参数，为该材料在航空、航天、汽车、铁路、船舶等领域的应用提供参考。
镁合金管材挤压工艺及力能参数实验研究
镁合金管材挤压工艺及力能参数实验研究近年来，镁合金作为一种轻质高强材料，受到广泛关注和研究。
其中，镁合金管材作为一种具有广泛应用前景的制造材料，在航空航天、汽车、船舶等领域有着广泛的用途。
本文将重点研究镁合金管材的挤压工艺及力能参数。
镁合金管材的挤压工艺是将镁合金材料通过金属模具的压力作用，经过变形加工成管状产品的工艺过程。
挤压工艺具有高效、经济、节能的特点，对于制备镁合金管材具有重要意义。
在实际操作中，首先需要选择适宜的镁合金材料，并进行预热处理，以增加材料的塑性。
然后将预加工的镁合金坯料放入加热炉中进行加热，使其达到挤压温度。
随后，将热加工的坯料通过挤压机的挤杆进行挤压变形，最终得到所需的管状产品。
在挤压过程中，力能参数是影响镁合金管材性能的重要因素。
力能参数主要包括挤压速度、挤压温度和挤压力。
挤压速度决定了挤压材料的塑性变形程度和管材的尺寸精度。
较高的挤压速度可以增加材料的塑性变形，但过高的速度可能导致管材表面质量下降。
挤压温度的选择取决于镁合金材料的特性和挤压机的工作温度范围。
合适的挤压温度可以提高材料的流动性，减少挤压力，有利于形成高质量的管材。
挤压力是指挤压机施加在镁合金坯料上的压力，它直接影响材料的塑性变形量和管材的尺寸精度。
较大的挤压力可以增加材料的变形量和管材的致密度，但过大的力可能导致管材断裂。
为了研究镁合金管材的挤压工艺及力能参数，可以进行实验研究。
实验可以分为材料选择、预热处理、挤压加工和力能参数控制等步骤。
首先，选择合适的镁合金材料并进行适当的预热处理。
然后，利用挤压机进行挤压加工，控制挤压速度、温度和力量，得到不同条件下的镁合金管材，进行尺寸精度和物理性能测试。
通过对实验结果的分析，可以确定合适的挤压工艺及力能参数。
总之，镁合金管材的挤压工艺及力能参数是影响管材性能的重要因素。
通过实验研究，可以确定合适的挤压工艺及力能参数，为镁合金管材的制备提供实验依据和理论指导。
同时，对于改进挤压工艺、提高管材质量和开发新型镁合金材料也具有重要意义。
镁合金铸态和挤压态组织观察 实验指导书
镁合金铸态和挤压态组织观察的操作及组织观察一、实验目的1掌握镁合金组织金相制作的方法2了解镁合金的显微组织特征二、概述镁合金的密度是钢的23％，铝的67％，塑料的170％，是金属结构材料中最轻的金属，镁合金的屈服强度与铝合金大体相当，只稍低于碳钢，是塑料的4~5倍，其弹性模量更远远高于塑料，是它的二十多倍，因此在相同的强度和刚度情况下，用镁合金做结构件可以大大减轻零件重量，这点对航空工业，汽车工业，手提电子器材均有重要意义。
镁合金是以金属镁为基，通过添加一些合金元素形成的合金系，通常可分为二元、三元及多组元系合金。
二元系如Mg-Al，Mg-Zn，Mg-Mn，Mg-RE，Mg-Zr等；三元系如Mg-Al-Zn，Mg-Al-Si，Mg-Al-RE等；多元系如Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr等。
因为大多数合金含有不止一种合金元素，所以实际上为了分析问题方便，也为了简化和突出合金中最主要的合金元素，习惯上依据镁与其中的一个主要合金元素，将其划分为二元合金系。
对于AZ31镁合金的腐蚀，早期的研究主要集中在合金元素对腐蚀性能的影响上。
近几年来随着加工及表面处理技术的进步，合金耐蚀性的研究越来越集中在通过新型的加工技术（如快速凝固技术、半固态成型技术等）和表面处理技术（如化学转化、阳极氧化、微弧氧化等）来直接或间接的提高AZ31镁合金的耐蚀性能。
总而言之提高合金耐蚀性的途径主要从以下几个方面入手：减少镁合金杂质含量，提高镁合金的纯度；采用快速凝固、热处理与合金化改性等方法细化合金组织，使成分均匀化。
因此，了解镁合金组织，对于提高镁合金质量、防止镁合金腐蚀有重要的意义。
三、铸态镁合金的组织AZ31镁合金属于典型的亚共晶合金，其凝固区间约为60℃，铸造过程中凝固时间短，冷却速度快，因此无论采用何种方式，其凝固收缩均难以补偿，加之Al元素在镁合金中的扩散速度极慢，凝固过程十分复杂，而镁合金组成相的含量、分布、形态、成分等因素与合金的腐蚀性能密切相关。
镁合金板材挤压工艺的有限元模拟
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｓｔｒａｉｎｆｉｅｌｄａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｆｏｒｃｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎ ｔｈｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆＡＺ３１Ｂｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓｈｅｅｔｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｘｔｒｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｅｘｔｒｕｓｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｓｐｅｅｄｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒａｉｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ １７６ｔｏ２６４ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ １３３２ＭＰａｔｏ ４３４ＭＰａａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｂｉｌｌｅｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｓ． Ｔｈｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅｋｅｅｐｓｓｔａｂｌｅｗｈｅｎ ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ３５０℃，Ａｓｔｈｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎｆｏｒｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ ７３２８ＭＮ ｔｏ ８８０８ＭＮ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒａｉｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔｌｙａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅｏｆ ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ ８７ＭＰａｔｏ１１９ＭＰａ．Ａｓｔｈｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎｓｐｅｅｄｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ ２１４ＭＮ ｔｏ３４２ＭＮ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒａｉｎｖａｌｕｅｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ． Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｖａｌｕｅｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ７２３ＭＰａｔｏ１０４２ＭＰａ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｏｇｙ；ｅｘｔｒｕｓｉｏｎｆｏｒｃｅ；ｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎ
AZ31镁合金管材挤压成形数值模拟研究
文 章 编 号 ： ６ ２ ０ ２ （ ０ ６） ２ ０ ７ — ３ １７ — １ １２０ ０— ０ ０ ０
ＡＺ １镁 合 金 管 材 挤 压 成 形 数 值 模 拟 研 究 ３
李 琳 琳 ‘ 张 治 民 。 薛 勇 ，
（． 北 大 学 材 料 工程 系 ， 西 太原 ０ ０ ５ ； １中 山 ３ ０ ｌ
实 验 变 形 温 度 分 别 为 ２ ０Ｃ 、 ５ ￣ 、０ ￣ ０ ￣ ２ ０Ｃ ３ ０（ ２、 ３ ０ 、 ０ ℃ ， 变 形 速 率 为 Ｏ０ ｓ 、．ｓ 、 ｓ 、 ０ 一， ５ ℃ ４０ ．１ ０ １ １ １ｓ 最 大 变 形 量 不 超 过 ８ ％ ， 实 应 变 小 于 １６。 在 加 热 Ｏ 真 ．
素对 金 属流 动 的影响 ， 管类零 件 挤压 成形 工 艺提供 了科 学依据 。 为
关键 词 ： 械 制 造 ； 压 ； 材 ； ３ 机 挤 管 ＡＺ １镁 合 金 ； 值 模 拟 数 中 图 分 类 号 ： Ｇ３ ６９ Ｔ ７ ． 文献标 识码 ： Ｂ
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文章-镁合金板冲压成形性能实验研究
镁合金板冲压成形性能实验研究邓明，许洪斌，刘峰（重庆工学院，重庆400050；电话：68667384）摘要：通过实验，研究了镁合金板的胀形、扩孔、拉深以及拉深+胀形复合性能，对这一新材料的冲压变形规律有了一定认识，得到了一些有实用价值的数据。
关键词：镁合金，冲压，变形，性能。
1.引言虽然镁合金的主要成形方式为压铸成形，但用塑料成形的形式对镁合金进行加工，也是许多镁合金产品的需要。
在镁合金的塑性成形设计时，大量的成形参数不能从手册中查到，这严重阻碍了这类新材料的塑性加工技术的发展和镁合金产品的推广应用。
为此，我们用特制的模具，在GBS—60数显半自动杯突试验机上对镁合金板AZ31进行了胀形、扩孔、拉深和锥杯实验，以期得到这种新材料的冲压性能参数。
2.试验内容及方法拉深成形性能试验项目及指标详见表1，2．1杯突试验（Cupping testing method）杯突试验——即埃利克森试验是由埃利克森（Erichsen）于1914处提出来的，目的是为了实验板金的拉深性能，试验是用端部为球形的冲头将夹紧的试样压入压模内，直到出现穿透裂纹为止，所测量的濒临破裂时刻的杯突深度即为试验结果，杯突什以IE表示。
有时还将测出的破裂前加在凸模上的作用力作为参考。
试验模具结构如图1。
测量试样孔径的最大值和最小值，用它们计算扩孔率（图3）。
预制孔的大小是由试冲得出,为仅生孔边破裂的较小值.实验原理和模具见图2所示.2.3拉深试验(drawing test)本试验研究金属薄板拉深成形性能,用极限拉深比或极限拉深系数表示。
本试验采用不同直径的试样，并逐级改变直径进行试验，以测出拉深杯体底部圆角附近的壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直径，并用它计算极限拉深比和极限拉深系数。
根据试验要求制造各个不同直径的板料，并且要求直径级差分组按相邻两组试样的直径级差为1.00mm进行。
试验模具如图3。
压边力的确定：不允许压边圈下面的试样材料起皱，但必须保证它们能够在凸模的拉深力作用下发生流动变形。
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湖南大学 硕士学位论文 镁合金挤压过程模拟实验研究 姓名：罗永新 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：李落星
20070717
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。
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
Ⅱ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｕｎｉｆｏｒｍ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ａｎｄ
ｂｅｔｔｅｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｔｈｒｏｕ【ｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｐｅｎｄａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ’ｓ
ａｌｌｏｙｓ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ．
Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｔｈｅ ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆＡＺ９１ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ
ａｌｌｏｙ ｓｔｒｉｐｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ＦＥＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｌｏａｄ ａｎｄ ｅｘｉｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｔａｇｅｓ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｆａｃｔｕａｌｌｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ３Ｄ ＦＥＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｉｌｔｙ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｎｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｄａｔｅ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｔ ｔｈｅ ｄｉｅ ｅｘｉｔ，ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｔ ｔｈｅ ｄｉｅ ｅｘｉｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ。ａｎｄ ｈａｓ ｄｒｅｗ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ
Ⅲ
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ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｐｕｌａｒｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒｔｓ，ｉｔ ｃａｎ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｉｍｅ，ｒｅｄｕｃｅ ＣＯＳＴＳ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｃｒａ．ｆｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｃａｎ ｂｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｏｒ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｆｅｒｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｒｅａｌ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ＤＥＦＯＲＭ：Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ
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．
ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐａｒｔ，ｔｈｅ ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＡＺ３ １ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ
ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＦＥＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ。Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｕｔｌｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ４５５℃ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｍ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｉｓ ｓｔｅａｄｙ ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｙｃｌｅ ｏｆ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｕｓ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｌｏａｄ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｍｉｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｍｏｌｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｒｅｓｓ，ｓｔｒａｉｎ
Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｌｏｗ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｇｏｏｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔｓ ｈｅａｔ，ｈｉｇｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ ｓｏ １１０．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｚｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｒｉｐｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｚｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃａｎ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｈｏｔ ｍｅｔａｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ａｒｅ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ＡＺ３ ｌ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ
ｆｌｏｗ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐ ｔｈｅ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｃｔｕａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ。Ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ
ａｎａｌｙｚｅ
ＩＶ
工程硕士学位论文
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图１．１ 密排六方晶体材料中滑移系………………………………………………２ 图１．２ 挤压的基本原理图…………………………………………………………．．４ 图１．３ 镁合金挤压型、棒材生产典型工艺流程…………………………………．７ 图１．４ 有限元分析流程……………………………………………………………１４ 图２．１ 等速挤压模型………………………………………………………………１８ 图２．２ 挤压带材……………………………………………………………………１８ 图２．３ 十字型材挤压制品的横截面形状图………………………………………２０ 图２．４ ＡＺ３１镁合金十字轴等温挤压模具………………………………………２０ 图２．５ 十字型材挤压模型…………………………………………………………２ｌ 图２．６ ＡＺ３ｌ镁合金４５０℃时不同应变速率下的流变应力曲线…………………２ｌ 图２．７ ＡＺ３１镁合金应变速率为３时不同温度下的应力应变曲线……………一２１ 图２．Ｓ 等温过程的速度曲线……………………………………………………～２２ 图３．１ 等速挤压过程挤压力．行程曲线…………………………………………一２６ 图３．２ 等速挤压稳态温度整体分布曲线（１／２部分）…………………………．２７ 图３．３ 等速挤压模口温度变化曲线……………………………………………．．２８ 图３．４ 等速挤压稳态阶段的速度分布曲线………………………………………２８ 图３．５ 等速挤压稳态阶段主应力分布情况………………………………………３０ 图３．６ 等速挤压制品的表面质量………………………………………………。３ｌ 图３．７ 等速挤压制品各部力学性能……………………………………………．．３２ 图３．８ 等速挤压制品心部的纵向显微组织………………………………………３３ 图４．１ 等温挤压过程挤压力．行程曲线…………………………………………．．３４ 图４．２ 等温挤压填充阶段受力示意图…………………………………………．．３５ 图４＿３ 挤压过程坯料受力原理图………………………………………………。３６ 图４．４ 等温挤压坯料出模口２００ｒａｍ处的温度．行程曲线………………………３７ 图４．５ 等温挤压模具温度．行程曲线……………………………………………．３８ 图４．６ 十字型材成形前的坯料…………………………………………………．．３９ 图４．７ 十字型材成形后的坯料……………………………………………………３９ 图４．８ 等温挤压十字型材成形后坯料的金属流动………………………………３９ 图４．９ 等温挤压稳定阶段坯料的Ｚ向等效应力分布图…………………………４０ 图４．１０ 等温挤压稳定阶段坯料横截面上应力的变化…………………………．４ｌ 图４．１ｌ 等温挤压稳定阶段坯料的等效应变分布………………………………．４２ 图４．１２ 等温挤压稳定阶段坯料横截面上应变的变化…………………………．４２