ZK60鎂合金板材拉深成形性能的各向異性研究.pdf

1、鎂合金具有比強度高、比剛度高和易切削加工等優(yōu)點,在汽車、電子、國防、航空等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。其中，ZK60鎂合金，是典型的高強鎂合金之一，但其板材軋制成形時，容易產(chǎn)生織構(gòu)，從而引起材料的各向異性，對其力學性能和成形性能不利?；诖耍菊n題對ZK60鎂合金各向異性對其拉深成形性能的影響進行了研究，為該合金的塑性加工工藝提供理論指導。
　　采用電子背散射衍射（EBSD）成像技術(shù)，分析了ZK60鎂合金板材原始織構(gòu)類型，計算了沿不同

2、加載方向上的Taylor因子值，探究了Taylor因子與塑性各向異性之間的關(guān)系。并通過單向拉伸實驗和拉深成形實驗進行了驗證。結(jié)果表明，塑性應(yīng)變比（r值）取決于Taylor因子值，Taylor因子值越大，r值越小。拉深成形過程中凸耳的方向取決于Taylor因子數(shù)值較小的方向。因此，Taylor模型能夠成功地預(yù)測塑性各向異性及金屬的成形性能。
　　為對ZK60鎂合金板材拉深成形及數(shù)值模擬提供參數(shù)，采用單向拉伸實驗研究了不同變形溫度、拉

3、伸方向和應(yīng)變速率下的高溫變形力學行為，揭示了變形溫度、拉伸方向和應(yīng)變速率對流動應(yīng)力的影響，探究了變形溫度對應(yīng)變速率敏感性和應(yīng)變硬化的影響，以及應(yīng)變速率對應(yīng)變硬化的影響。結(jié)果表明，隨變形溫度的升高，板材屈服應(yīng)力和峰值應(yīng)力均降低，應(yīng)變速率敏感性增強，塑性各向異性減弱。另外，板材的應(yīng)變硬化隨變形溫度的升高而減弱，隨著應(yīng)變速率的升高而升高。
　　采用數(shù)值模擬和實驗的方法研究了 ZK60鎂合金板材成形溫度和拉深比對拉深過程中凸耳行為的影響，

4、探究了凸耳的形成及演變規(guī)律。結(jié)果表明：拉深筒形件的平均凸耳率隨著成形溫度的升高而增大，這與平面各向異性系數(shù)Δr有密切關(guān)系；平均凸耳率隨拉深比的增大呈先增大后減小的變化趨勢；平均凸耳率與各拉深階段有關(guān)，當拉深階段為20％和40%時，平均凸耳率均隨拉深比的增大而增大。當拉深階段為60%和80%時，平均凸耳率隨拉深比的增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，且在拉深比為2.17時獲得最大平均凸耳率。
　　使用壁厚千分尺研究了ZK60鎂合金拉深筒

5、形件的壁厚分布規(guī)律。探究了成形溫度對拉深筒形件在凸模圓角半徑區(qū)、筒壁傳力區(qū)、筒壁邊緣區(qū)的厚向應(yīng)變分布規(guī)律，同時，揭示了不同區(qū)域在0°、45°和90°方向處的厚向應(yīng)變分布規(guī)律。結(jié)果表明，拉深筒形件凸模圓角半徑區(qū)45°方向的厚向應(yīng)變高于0°和90°方向，與該方向取得最大的塑性應(yīng)變比r值有關(guān)；筒壁傳力區(qū)0°方向的厚向應(yīng)變小于45°和90°方向，與在該方向取得最小的r值有關(guān)。
　　使用顯微硬度計研究了ZK60鎂合金拉深筒形件的強度變化規(guī)律

6、。探究了成形溫度對拉深筒形件在凸模圓角半徑區(qū)、筒壁傳力區(qū)、筒壁邊緣區(qū)的強度變化規(guī)律，揭示了不同區(qū)域在0°、45°和90°方向處強度變化規(guī)律。結(jié)果表明，凸模圓角半徑區(qū)最大維氏硬度值出現(xiàn)在45°方向，與該方向取得最大厚向應(yīng)變有關(guān)。筒壁傳力區(qū)90°方向的維氏硬度值大于0°和45°方向，與該方向取得最大厚向應(yīng)變增量有關(guān)；筒壁邊緣區(qū)0°和90°方向處的維氏硬度值高于45°方向，與該方向筒壁增厚嚴重且與凹模發(fā)生劇烈擠壓摩擦有關(guān)。拉深筒形件在200℃