AZ91D镁合金半固态触变成型的数值模拟研究

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半固态成型技术具有生产效率高、铸件致密度高、组织偏析少、机加工量少、模具寿命长等优点，因而获得了一定规模的实际应用。半固态金属触变成型由于半固态坯料的加热、输送很方便，并易于实现自动化操作，已成为当今半固态成型技术中的主要工艺方法之一。采用数值模拟技术不仅可以模拟半固态铸造过程的流场、温度场、应力场及显微组织的变化，还可预测缩孔、缩松、裂纹、变形等缺陷的产生位置、形态和大小。采用模拟技术对半固态触变成型过程进行研究，对于掌握半固态合金在填充型腔时的流动行为，指导半固态合金成型生产及金属半固态成型的模具设计提供了有效依据。本文阐述了课题涉及到的几个主要基础理论知识点，即半固态金属的成型及其流动性、塑性成型理论、铸件凝固理论、铸造流变学理论，这些理论知识为半固态成型过程中的流动、凝固、最终成型提供了必要的理论支持。利用有限元法对AZ91D镁合金半固态的触变成型进行了数值模拟，采用刚粘塑性理论对该材料所符合的材料性质进行了理论解释；对有限元模拟作了基本理论假设；利用UG软件建立了有限元的几何模型；在商业有限元软件DEFORM-3D<‘TM>工作平台上建立了AZ91D半固态材料的材料模型和摩擦模型等物理模型。采用DEFORM-3D<‘TM>模拟了AZ91D镁合金半固态触变成型过程中的应力场、流场及模具变形情况。通过对模拟结果分析可以预测出缺陷的产生位置与大小形态，并对产生这种结果的原因进行了理论解释。最终达到了根据模拟结果确定冲头速度、压力、温度等最佳工艺参数，合理设计模具的目的。为了验证模拟结果的正确性与可信度，本文还对模拟结果与触变成型试验的试验结果进行了对比。试验采用自制的模具，在570℃时对AZ91D镁合金半固态进行了触变成型及触变流动性能试验研究。通过与相应的试验结果进行对比，证明了触变成型数值模拟结果的正确性。同时，用触变成型实验得到的变形力与模拟计算得到的变形力相比较，在一定程度上验证了AZ91D镁合金半固态的本构关系是正确的。

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作者
闫洪华;
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作者单位

哈尔滨理工大学;

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授予单位哈尔滨理工大学;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名吉泽升;
年度 2006
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类铸造理论;
关键词
AZ91D镁合金半固态; 触变成型; 数值模拟; 有限元; 流变性;

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