《熱旋壓成形中鎂合金梯度組織及織構形成機理研究》是依託上海交通大學，由王鋒華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：熱旋壓成形中鎂合金梯度組織及織構形成機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王鋒華
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研發鎂合金熱旋壓工藝，對於推動輕量化汽車輪轂及彈體艙段等迴轉體零部件的套用具有重要意義。熱旋壓過程中的鎂合金將承受沿厚向壓縮和周向、軸向剪下的複雜應力，熱變形行為及微觀組織和織構演變極其複雜，難以準確描述和定量控制。因此，本項目以熱旋壓AZ80鎂合金坯料中嵌入小試樣作為重點研究對象，利用嵌入試樣厚向、周向和軸向繪製的物理格線，結合有限元計算，研究不同溫度、變形量和變形速率等條件下材料的流動行為，繪製三維應力-應變場；利用背散射電子衍射技術(EBSD)及其中的晶粒取向分散度(GOS)方法判定動態再結晶晶粒，多維度統計和研究動態再結晶形核、長大規律及織構演變規律。繪製熱旋壓成形三維再結晶圖和織構圖，構建熱旋壓成形中鎂合金梯度組織及織構形成的物理模型，建立應力狀態與梯度微觀組織形成的內在關聯，為精確調控高性能鎂合金旋壓迴轉件的力學性能奠定基礎。
結題摘要
本項目以熱旋壓AZ80鎂合金坯料中鑲嵌金屬試樣作為重點研究對象，利用嵌入試樣厚向、周向和軸向的物理格線變形特徵，與有限元模擬相結合，研究不同變形量和應變速率下的材料流動行為，比較厚度方向上的應變分布規律；利用背散射電子衍射技術(EBSD)及其晶粒取向分散度(GOS)方法判定動態再結晶晶粒，研究旋壓過程中不同區域的織構演變規律及動態再結晶行為，為精確調控高性能鎂合金旋壓迴轉體零件的力學性能奠定基礎。基於平面應變壓縮實驗建立了AZ80鎂合金應變補償的Arrhenius本構模型和基於蠕變方程的少參數本構模型。當應變速率為0.03/s-0.1/s時，應變補償的Arrhenius本構模型和基於蠕變方程的少參數本構模型的平均相對誤差分別為2.8%和3.77%，均有較高的預測精度。在應變速率為0.0003/s時，基於蠕變方程的少參數本構模型的平均相對誤差為6.2%，預測精度要高於應變補償的Arrhenius模型。將所建立的少參數本構模型輸入ABAQUS/Explicit軟體中建立熱旋壓模型。通過鑲嵌金屬試樣旋壓成形實驗研究，與有限元模擬結合，描述了旋壓筒形件在厚度方向上的材料流動行為及其應變分布。鑲嵌金屬試樣的應變分布和有限元模擬結果重合度較高，在筒形件的徑向產生壓應變，軸向和周向產生拉應變；並存在內表面應變小，外表面應變大的分布規律。隨著減薄率增大，內外表面的應變差值減小，筒形件壁厚方向的應變梯度逐漸減弱，變形趨於均勻。通過對熱旋壓變形後的晶粒取向圖以及GOS圖研究，分析了熱旋壓過程中的織構演變以及動態再結晶行為。在熱旋壓過程中，長大變形的再結晶晶粒保持了初始晶粒的取向，在後續的旋壓變形中，再結晶晶粒取向逐漸發生偏轉，形成旋壓織構，即晶粒C軸平行於徑向，並朝著軸向輕微偏轉；當等效塑性應變需要大於臨界值，才能形成旋壓織構和實現完全的動態再結晶，其中實現完全動態再結晶的等效塑性應變臨界值在7和5.1之間，而形成旋壓織構的等效塑性應變臨界值在2.5-5.1之間。
