AZ31鎂合金方管擠壓成型的數值模擬

孫穎迪，李光振，陳秋榮

(中國科學院上海微系統與信息技術研究所輕合金技術工程中心，上海 200050)

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AZ31鎂合金方管擠壓成型的數值模擬

孫穎迪，李光振，陳秋榮

(中國科學院上海微系統與信息技術研究所輕合金技術工程中心，上海 200050)

摘要：基于AZ31鎂合金熱壓縮真應力-真應變曲線，計算得到了流變應力方程，分析了合金壓縮變形后的顯微組織，并用HyperXtrude有限元分析軟件對AZ31鎂合金方管擠壓成型進行了數值模擬，最后進行了試驗驗證。結果表明：AZ31鎂合金的流變應力隨變形溫度的升高而減小，并在350 ℃以上較快達到穩態，易于加工成型；熱壓縮變形后合金中的孿晶組織隨溫度的升高有所減少，且晶粒不斷長大，在高應變速率時由于動態再結晶不充分，晶界附近形成類似“項鏈”狀的細小晶粒組織；有限元模擬分析發現方管角部金屬流速低于中心位置，在HyperStudy中經工作帶優化后流速分布均勻，采用優化設計的模具擠壓生產出了合格的AZ31鎂合金型材。

關鍵詞：AZ31鎂合金；熱壓縮；擠壓成型；數值模擬

0引言

圖1　AZ31鎂合金在不同溫度和應變速率下的真應力-真應變曲線Fig.1　True stress-turestrain curves of AZ31 magnesium alloys at different deformation temperatures and strain rates

鎂合金作為密度最小的金屬結構材料，具有比強度高以及散熱性好等優點，被譽為“21世紀最具開發和應用潛力的綠色工程材料”，在航空航天、汽車、通訊與電子工業領域有著廣闊的應用前景[1-2]。目前，鎂合金的成型多以模鑄、壓鑄以及半固態成型為主，但鎂與其它元素在結晶時分布的不均勻性導致鎂合金鑄件常伴有成分偏析以及力學性能偏低等缺陷，限制了其應用進程。……