鎂合金溫熱高速率變形行為及機理研究.pdf

1、作為最輕的金屬結構材料，鎂合金由于其高的比強度、比剛度，良好的導電、導熱以及減震性能，廣泛應用于汽車、航空航天、通訊電子以及國防軍工等重要領域。而室溫下鎂合金塑性較差，限制了鎂合金板材塑性成形的工藝應用。溫熱高速率成形可有效提高輕質、難成形材料成形性能。為此，本文在國家自然科學基金資助下，對鎂合金溫熱高速率成形的本構和失效模型、變形與失效行為、成形極限以及斷裂機理等方面進行了系統研究，為鎂合金溫熱電磁復合成形新工藝提供理論依據。

2、　　通過對AZ31B鎂合金試樣準靜態(tài)拉伸試驗和Hopkinson拉桿動態(tài)試驗，獲得了準靜態(tài)與不同溫度下高應變速率應力應變曲線。研究了鎂合金材料在不同溫度和不同應變速率下的力學特性。研究結果表明：溫度和應變速率將會增加鎂合金材料動態(tài)軟化效應，并且高應變速率下，材料產生絕熱溫升，隨著塑性應變增加，材料絕熱溫升增大，而絕熱溫升增加會對材料微觀結構和力學性能將會產生影響。
　　基于帶加熱的鎂合金高速率動態(tài)Hopkinson拉桿實驗，采用宏

3、觀和微觀相結合的方法，考察了鎂合金在不同溫度、不同應變速率下變形和失效行為，探討了溫度和應變速率對斷口形貌以及對微觀組織的影響規(guī)律，分析了鎂合金在溫熱高應變速率下的變形和斷裂機理。
　　通過光滑圓棒試樣和不同切口半徑圓棒試樣準靜態(tài)拉伸試驗，發(fā)現試樣的斷裂應變主要取決于應力三軸度，并且隨著應力三軸度逐漸增加，斷裂應變逐漸減小，隨著溫度和應變速率的增加，斷裂應變逐漸增加。通過實驗與數值仿真相結合的方法建立了斷裂應變與應力三軸度的關系。

4、
　　通過準靜態(tài)拉伸試驗、高溫動態(tài)拉伸試驗和數值模擬仿真相結合的方法，建立了AZ31B鎂合金在不同溫度與高應變速率下的JC本構模型和失效模型。將獲得的JC本構與失效模型用于鎂合金板料在不同溫度下的電磁成形過程模擬，并與實驗結果進行了驗證，表明了建立的AZ31B鎂合金JC本構與失效模型能夠較好的描述和預測板料溫熱電磁成形與失效行為。
　　基于電場、磁場和結構場有限元分析理論以及電磁場和結構場的耦合方法，分別建立了基于勻壓力線圈

5、、平面螺旋線圈以及平面螺旋線圈結合驅動片的電磁場模型和結構場模型。詳細分析了在不同線圈以及驅動片作用下，鎂合金板料電磁成形過程，獲得了不同線圈下鎂合金板料的磁場力分布、塑性應變分布以及變形輪廓特征，得到了鎂合金板料在不同線圈以及驅動片作用下的成形規(guī)律，并且詳細討論了在勻壓力線圈下溫度對鎂合金板料脹形高度的影響規(guī)律。
　　基于JC本構模型和失效模型對AZ31B鎂合金板料在不同溫度下的電磁成形極限進行了計算分析，構建了鎂合金溫熱高速率