镁合金新型复合挤压的有限元和实验研究.pdf

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1、第33卷第1O期材料热处理学报VO1．33No．102012年10月TRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENTOctober2012镁合金新型复合挤压的有限元和实验研究胡红军，张丁非，杨明波(1．重庆理工大学材料与科学工程学院，重庆400054；2．重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心，重庆400044)摘要：针对镁合金的棒材的工业化制备和加工，提出了一种新型的镁合金复合挤压方法，将正挤压(Extrusion)和剪切(Shear)结合(简称Es)，建立了Es挤压的三维有限元热力耦合模型及条件，模拟了Es挤压的流动网格、累积应变演化，设计

2、并制造了适合于卧式挤压机上的Es挤压模具，进行了Es工艺实验。数值模拟结果表明，Es挤压可以显著提高镁合金变形过程的累积应变；试验结果表明，Es挤压可以得到尺寸很小的动态再结晶晶粒，并改善了组织均匀性；理论分析表明，Es挤压过程镁合金具有多级动态再结晶的特性，可以逐步有效的细化微观组织。Es挤压在模具结构、工艺参数合理的条件下可以大大细化镁合金微观组织，并具有工业生产的实用性。关键词：变形镁合金；ES变形；晶粒细化；微观组织中图分类号：TG146．2文献标志码：A文章编号：1009—6264(2012)10·0149—06Studiesonfiniteelementsimu

3、lationandexperimentsofanewcompoundextrusionformagnesiumalloyHUHong-jun，ZHANGDing—fei，FANGMing—bo(1．CollegeofMaterialsScienceandEngineering，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，China；2．NationalEngineeringResearchCenterforMagnesiumAlloys，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)A

4、bstract：Deformationcapacityandstrengthforthetraditionalextrudedrodsofmagnesiumalloyareratherpoor．AnewtypeofmagnesiumalloycompositeextrusionispresentedwhichcombinestheextrusionandECAP(equalchannelangularpressing)，thatistosayextrusionandsheaFarecombined(shortenES)．Three—dimensional(3D)therma

5、l-mechanicalcoupledfiniteelementmodels(FEM)areestablishedbyDEFORMTM_3D．Deformationbehaviorincludingflowmodesandaccumulatedstrainwasstudied．Thesameextrusionexperimentsweredonewithidenticalconditionsassimulation．1—2mgrainsizeofrecystalHzationgrainscanbeobtainedatextrusionratioof32andextrusio

6、ntemperature420℃．ThetheoreticalanalysisandfiniteelementsimulationresultsshowsthatESprocesscouldrefinegrainsofmagnesiumalloyseffectively．Theresearchresultscouldprovideafundamentalandpracticalguidelinestoproducehighperformancemagnesiumrodwithfinemierostructure．Keywords：wroughtmagnesiumalloy；

7、ESdeformation；grainrefinement；microstrueture传统挤压是比较成熟的工艺，但是晶粒细化效果的锥角、二个剪切通道间的转角、挤压温度对挤压后很不明显，为了获得较好的晶粒细化效果，有时采取材料的组织性能影响很大。根据经典的等通道挤压大挤压比变形，在挤压过程中可以产生较大的应力应理论可以知道，具有两次连续剪切的ES工艺实际变，但使得模具使用寿命大大减少，有的甚至是进行上是金属被正挤压到所需要的尺寸以后，经过一次等二次变形或多次变形提高晶粒细化效果，但这样就又通道挤压(图1a)，再绕轴