Mg-Nd-Zn-Zr 稀土鎂合金無縫管材正反擠壓過程模擬

鄭興偉，趙宗，汪偉，殷浩浩

（1.上海海洋大學 工程學院，上海 201306；2.東華大學 理學院，上海 201620）

輕量化設計正成為汽車、高速列車、飛機等運輸系統降低油耗和廢氣排放的有效解決方案[1—3]。鎂合金具有密度低、比強度高、鑄造性好、可加工性好等優良特性[1]。采用鎂合金替代上述領域的鋁合金或鋼結構件，可以有效實現減重。無縫管材是運輸系統中一個重要而廣泛應用的部件，開發低成本、高強度和耐腐蝕的鎂合金管材，替換交通運輸系統中傳統的鋼鐵和鋁合金無縫管材具有十分重要的意義。

由于鎂合金無縫管材的應用潛力較大，無縫管材的制備技術是鎂合金研究領域的一個熱點。近些年該領域也取得了較大進步，一些高質量的AZ31，AZ61，AZ80 和ZK60 鎂合金管材制備工藝已經被成功開發[4—5]，同時針對相應鎂合金管材制備過程的有限元仿真也開展了大量研究[6—7]。截至目前為止，針對稀土鎂合金無縫管材制備過程的有限元仿真相關報道卻很少涉及。文中以新型 Mg-3%Nd-0.4%Zn-1%Zr（NZ30K）合金的無縫管材制備過程為研究對象，系統開展模具結構優化和正反擠壓過程的有限元研究，為該鎂合金的無縫管材制備提供技術基礎。

1 無縫管材擠壓過程有限元仿真方法和模型

1.1 正擠壓和反擠壓的有限元模型

在實際實驗過程中，正反擠壓的凸模及凹模都采用耐熱高強度的模具鋼制造，圖1 和圖2 分別為正反擠壓示意圖。文中所采用的擠壓溫度在300～500 ℃之間，因此可以認為凸模及凹模為剛性體，建模過程將凸模以及凹模簡化成兩條剛性的線（不可變形），可以在保證精度的前提下簡化模型和節約計算時間；……