az81镁合金挤压铸坯热变形行为分析word格式论文.docxVIP

εc =0.8εp??4.478×103?drex=52.5×d0.18ε0.039ε?0.027exp??0?RT??4.623×104?ε0.5=1.12×10?5d0.15ε0.052exp??0???ε?0.8εRT?2p??Xdrex=1?exp??0.52×?ε?????0.5???5.Besidesonthemodelsabove,thecompressionprocessofAZ81magnesiumsqueeze-castingalloyathigh-temperaturewassimulatedwithDEFORM-3D.Andthevalidityandapplicabilityofabovemodelsareinspectedandverified.Inordertoprovidebasisforpredictingthe microstructuresandperformanceofforging magnesiumalloyanddesigningpreformingstock’sstructure.Keywords:AZ81magnesiumsqueeze-castingstock;hotformingbehavior;recrystallization;constitutivemodels;numerical simulation1 绪论随着世界制造业水平的迅猛发展，传统金属资源的消耗殆尽，要求发展社会经济的同时更注重节能、环保，由于镁合金轻质等诸多优点，被大量应用于航空航天、军工兵器和3C产品等许多领域，并逐渐成为全世界关注的焦点[1,2]。我国具有丰富的镁资源，27亿吨的菱镁矿储量居世界首位，原镁产量约占世界总产量的70%，是世界镁出口大国。但在镁合金的应用和研究方面国内与国外相比差距还比较大，受限于技术水平，大多数是以原镁的形式廉价出口，造成我国资源极大的浪费。加大镁合金塑性成形机制和变形工艺的研究开发，扩大变形镁合金的应用范围，提高其应用水平是一是当前镁合金研究领域的一个重点突破方向[3]。1.1 镁合金应用现状作为工程结构材料，镁合金主要具有以下优点[4]：①密度小：镁合金的密度约1.75g/cm3，是钢铁的1/4、普通铝合金的2/3，接近于一般的工程结构塑料。②优良的电磁波屏蔽性：作为一种非磁性金属，镁合金在使用过程中不需要电镀电磁波屏蔽膜，降低了生产成本。③弹性模量低：由于弹性模量较低，镁合金在受到外力作用时，应力分布更加均匀，能够有效避免应力集中。当受到冲击载荷时，与铝合金相比吸收能量大约高50％，而且不易断裂。另外，镁合金受到摩擦时，表面不容易产生火花，因此镁合金应用于抗冲击零件时具有其特殊的优势。④机械切削性能好：镁的切削力仅为钢的1/7、铝的1/2，且发热少，刀具使用寿命长，易获得镜面。⑤高可回收性：镁合金比热小，熔点低，再生熔解所消耗的能源更少，几乎可以100%的回收，并且回收成本低，对环境无污染，被誉为“21 世纪的绿色金属材料”。而且再生使用并不降低其机械性能。⑥优良的导热性：镁合金的导热系数虽然不及铝合金，但比塑料高数十倍，因此镁合金目前被大量的应用于3C产品上以代替塑料，从而有效提高电器的散热能力。⑦较好的铸造性能：多数铸造镁合金的铸造性能良好，镁的结晶潜热比铝小，在模具内凝固快，生产率比压铸铝件高出40～50％，最高可达两倍；镁与铁的反应低，熔化浇注温度低(一般为700oC左右)，压铸时对压铸模的侵蚀小。目前90％以上的镁合金件都是通过铸造生产，尤其是压铸件，又占铸件的90％以上。同时镁合金也具有一下一些缺点[5]：①性质活泼、易燃：由于金属镁在高温环境下极易燃烧。高速切削加工使金属切屑的温度高达700℃～1000℃，如果缺乏冷却液的冷却，将足以引燃镁屑起火，发生火灾。②极易产生电化学腐蚀。由于镁原子电位较低，极易发生化学腐蚀，防腐蚀较其它金属困难。因此对于镁合金的腐蚀机制、防蚀机制、表面处理技术的研究以及工件防蚀表面的设计，一直都是镁合金表面处理的研究热点。③工件易变形。由于镁合金的线膨胀系数较大，在机加工工程中切削热、温差等因素会影响镁合金零件的精度，这就要求工装夹具的设计、检测方法的选择等方面有很好的措施。表1.1 其它结构材料与镁合金的性能比较[6]Table1.1PropertiescomparisonbetweenalloysofothermaterialsandMgalloy材料拉伸强度Mpa密度g/cm3减振系数弹性模量GPa比拉伸强度比弹性模量导热系数W/MK镁合金170～3001.7～1.8530～6045100～17225.86157Al 合金200～4002.55~2.952～57074～14825.9247钢600～10007.8~