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镁合金作为工业产品中最轻质的金属结构材料,具有很好的切削加工性能、电磁屏蔽性,并可完全回收再利用。但由于其自身滑移系有限,因此其变形能力受到很大限制,导致变形镁合金工业制品数量很少。而目前我国的金属热变形加工工艺设计仍然采用的是反复试验、反复调试——这种效率低下、成本高昂、周期漫长的经验式方法。因此,及时有效的将国外先进的技术工艺引入到我国的金属加工和工艺设计中,就显得尤为必要。
本文全面回顾了加工图技术物理模型的演化过程,详细介绍了加工图所涉及到的相关概念以及构图所需的实验方法和数学方法,并提供了解释和使用加工图时应当遵循的相关规则,同时结合加工图研究了材料变形条件与组织和性能之间的关系,验证了加工图的准确性,从而进一步对AZ31合金和GME合金热变形加工工艺设计提出指导,包括稳态变形加工区和非稳态变形加工区的划分以及最佳变形加工工艺条件的确定。具体而言:
1、 AZ31合金和GME合金在高温等温压缩时,流变应力随变形温度的降低和应变速率的增大而增大且存在稳态变形特征;其变形过程为类似于高温蠕变的热激活过程;这种热激活稳态变形行为可以采用包括变形激活能和变形温度在内的双曲正弦函数来描述。
2、 对于AZ31合金而言,稳态加工区主要集中在中高温区段、应变速率较低的区域,即在300℃以上、应变速率小于0.01s-1的这一范围。在稳态加工区,当温度高于450℃时,动态回复再结晶行为很明显。材料的最佳加工工艺应为变形温度500℃、应变速率为0.001s-1这一工艺条件。
3、 对于GME合金来说,稳态加工区则主要集中在中高温区段、应变速率比较适中的区域,即在375℃以上、应变速率小于0.1s-1的这一区域。在稳态加工区,动态再结晶行为主要集中在变形温度为450℃-500℃之间、应变速率为0.01s-1-0.1s-1这一较狭小区域。考察能量耗散效率的高低可以知道,材料的最佳加工工艺应为变形温度500℃、应变速率为0.1s-1这一工艺条件。
4、 AZ31合金和GME合金在整个实验温度区间段均表现出不同程度的动态再结晶行为,只是出现的难易程度及对应的参数条件不同。因此,不能简单认为加工图指示的失稳区域就一定不能出现动态再结晶行为。
5、 AZ31合金和GME合金在较低温度下变形时由于变形不均匀而形成的局部动态再结晶组织――“项链”状组织及其变化情况均可以观察到。