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AZ31 镁合金等径角挤压成形的多尺度模拟 优秀毕业论文  PAGE 2 精品参考文献资料 摘 要 AZ31 镁合金目前是使用最广泛的镁合金系列之一，然而，镁合金是密排六方晶 体结构，塑性变形能力差，加工困难，这在很大程度上限制了其应用。研究表明细化 晶粒可使其塑性变形能力增强，从而实现合金塑性变形性能。面向应变均匀性，探求 微观晶粒组织演变规律，对于 AZ31 镁合金的等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing，简称 ECAP)模具优化结构、提高镁合金的综合机械性能具有重要的现实意 义。 本文借助数值模拟技术，采用宏观有限元方法和微观元胞自动机法（Cellular Automata，简称 CA 法），进行多尺度模拟，研究 AZ31 镁合金的 ECAP 挤压成形过 程和微观晶粒组织演变规律，从而优化 ECAP 挤压模具。在此基础上，通过与物理实 验比对，进一步说明面向应变均匀性，优化 ECAP 模具结构的有效性、可行性。为此， 本文着重进行以下几方面的研究： 1）基于刚粘塑性有限元法和 CA 法模拟 ECAP 挤压成形过程，动态再现动态再结 晶过程，得出 ECAP 模具结构的大塑性变形区是细化晶粒的最重要区域。 2）实验证明，宏观应变均匀性能够间接反映微观晶粒细化程度，因此本文得到 一种面向应变均匀性快速设计 ECAP 模具的方法。 3）通过正交实验，得到一组既可以使应变分布均匀、又能降低挤压成形力的优 化模具结构参数（模具外角为 40°，内角为 105°，内角半径为 1.5mm）。 4）通过选取坯料上 3 个典型关键点考察挤压成形过程微观晶粒组织演变规律， 结果表明：未经历 ECAP 大塑性变形的点（P1）晶粒出现明显长大，有发生动态再结 晶的趋势；P2 点为 ECAP 挤压大塑性变形区域起始位置，该点通过大塑性变形区域 全过程发生了明显的动态再结晶，并且晶粒细化显著；P3 点为大塑性变形终了时的起 始位置，之后晶粒继续发生动态再结晶，细化效果不明显。 5）大塑性变形区从模具内角到外角，晶粒细化效果逐渐减弱。 6）通过 AZ31 镁合金 ECAP 挤压物理实验初步研究，试样经 ECAP 一道次挤压 后变形区的微观晶粒组织，与原始晶粒组织相比较，晶粒有一定的细化现象。 关键词：应变均匀性；AZ31 镁合金；等径角挤压；元胞自动机；正交实验； Abstract AZ31 magnesium alloy is the most widely used, however,magnesium alloy is close-packed hexagonal crystal structure,plastic deformation of magnesium alloy,deformation processing difficulties,which largely limits its application.Studies have shown that grain refinement can be enhanced to plastic deformation,plastic deformation in order to achieve alloys.For strain uniformity，and explore the evolution of microscopic grains,for optimizing structure of AZ31 magnesium alloy ECAP (Equal Channel Angular Pressing, referred ECAP) die,and improving mechanical properties of magnesium alloys has important practical significance. The help of numerical simulation technology, using the finite element method of macro and cellular automaton method(Cellular Automata,referred CA ),combining in multi-scale simulation to study ECAP extrusion process and microstructure evolution of grain structure of AZ31 magnesium alloy,to optimizing ECAP extrusion die structure . on this basis， compared wit