《鎂合金連續激冷鑄擠剪的多重晶粒細化機制研究》是依託重慶大學，由張丁非擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鎂合金連續激冷鑄擠剪的多重晶粒細化機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張丁非
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
激冷鑄造可細化鎂合金鑄坯的表面組織但心部晶粒粗大,熱擠可改善缺陷但形成帶狀組織和強烈的基面織構。項目提出一種將激冷鑄造(Chilled Casting)與擠壓剪下Extrusion-Shear相結合製備高性能鎂材的激冷鑄擠剪(簡稱CCES)短流程技術。以CCES鎂合金流變行為、宏微觀物理本質為研究對象,對多重晶粒細化機制進行套用基礎研究。基於CCES 物理模擬和人工神經網路算法與參數反求法構建鎂合金液固連續轉變的流變模型,採用多場耦合的三維動態非線性有限元法研究CCES凝固和力學規律;根據CCES實驗的檢測結果揭示微觀組織、織構、力學性能等隨模具結構和工藝參數的變化規律;構建宏微觀耦合的CCES 成形極限圖及初始凝固點的控制模型;採用CCES 試驗驗證並修正數學模型和極限圖。項目旨在揭示CCES 的模具結構、工藝參數與晶粒細化及強韌性之間的內在聯繫，為CCES 成形工程套用提供科學依據。
結題摘要
鎂合金鑄造-擠壓-剪下工藝是將傳統擠壓工藝和等徑角擠壓（ECAE）工藝結合起來的新開發的大變形加工技術。該工藝的特點是綜合了鑄造和塑性變形兩種工藝的優勢，同時達到成形和改性的雙重目的，研究了AZ31鎂合金通過新型模具實現鑄造-擠壓-剪下變形後微觀組織轉變及變形後的室溫力學性能，分析了經過不同變形溫度、不同變形方式、不同剪下轉角以及不同擠壓比對材料組織和性能的影響規律。同時採用有限元分析軟體進行整個變形的模擬分析，討論了擠壓過程中坯料的溫度分布和應變分布對其變形的影響規律。分別研究擠壓溫度為315℃和415℃時，加入30°、45°和60°剪下轉角後的組織與無轉角普通擠壓（0°）之間的區別發現。擠壓所得試樣沒有發現裂紋,說明不經均勻化處理的鑄態AZ31鎂合金具有較好的塑性,可直接進行擠壓變形。在315℃下進行擠壓剪下實驗後，鑄態AZ31鎂合金晶粒較普通擠壓得到明顯細化，合金的室溫強韌性同時得到顯著改善。在415℃下進行擠壓剪下實驗後，晶粒尺寸較無轉角普通擠壓（0°）明顯長大，綜合力學性能反而下降，性能較315℃時差。在擠壓溫度為315℃時，隨著剪下轉角的增大，變形量逐漸增大，晶粒細化程度越高，組織也更均勻，當剪下轉角達到60°時，再結晶完全，晶粒開始長大；而擠壓溫度為415℃時，鑄錠在450℃加熱3.5h之後，樹枝狀晶已經完全消失，取而代之的是均勻粗大的等軸晶粒，澆鑄產生的組織不均勻性得到很大程度的消除；此時無轉角普通擠壓的組織均勻，晶粒細小，尺寸在25μm左右；加入剪下轉角後，因摩擦和變形量的增大，局部溫度升高，晶粒開始長大。鑄態AZ31鎂合金經擠壓剪下後，315℃和415℃下的巨觀織構都大致上表現為典型的（10-10）絲織構，溫度對織構的影響不大，剪下轉角的加入使織構發生了一定程度的偏轉。DEFORM-3D模擬顯示，材料變形時邊部畸變較心部畸變嚴重，這和材料與模具的摩擦及變形時金屬流動方向有關；模擬時溫度對變形時擠壓力的影響規律與實驗情況一致；並對變形時不同部位的應變進行點追蹤進行分析，模擬結果和實驗結果一致。
