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作为大型设备的核心部件,大型构件工况特殊,受力复杂,质量要求严格,对力学性能提出了更高的要求。在各种成形方法中,塑性变形工艺能够有效提升工件力学性能,而循环镦挤作为一种大塑性变形工艺,具有显著改善工件组织均匀性和提升力学性能的优点。对于性能要求较高的大型构件,使用循环镦挤的方法进行预成形改性,使其在终成形前达到细化晶粒尺寸,提升力学性能的目的。本文以成形Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金大型构件为背景,对该合金多道次循环镦挤进行实验研究,重点研究了多道次循环镦挤工艺对应变量,力学性能,微观组织和均匀性的影响。研究了多道次循环镦挤对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金室温力学性能的影响。结果表明,随着循环镦挤变形道次的增加,合金的抗拉强度和屈服强度不断增强,延伸率出现先上升,后下降,再上升的变化趋势,第二相的析出是延伸率下降的主要诱因,合金4道次变形后抗拉强度和延伸率达到了364MPa和10.32%,屈服强度和抗拉强度分别为铸态时的1.68倍和2.06倍。另一方面,随着循环镦挤变形道次的增加,合金的硬度值逐渐增大,1-3道次变形过程中,合金不同部位的硬度值曲线呈现出明显的发散状态,不均匀分布现象显著,4道次变形后硬度值曲线开始集束且基本与平均硬度值曲线相重合;力学性能均匀性获得显著提高。通过研究Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金循环镦挤变形后的微观组织,发现循环镦挤变形对合金具有强烈的细化作用,随着变形道次的增加,合金的细化效率逐渐降低,平均晶粒尺寸由50.6um细化到7.5um,晶粒尺寸数值跨度从1道次的27-38um,降低至4道次的7.2-9.8um,组织均匀性获得显著提高。同时,挤压温度的降低造成了第二相的大量析出,阻碍了位错运动的进行。在细晶强化和第二相强化的共同作用下,合金的力学性能得到显著提高。使用有限元模拟软件对多道次循环镦挤进行了模拟,揭示了变形过程中不同场变量的分布情况,结果显示,等效应力场的分布从缩颈区向顶部和底部逐级递减。在变形初期,工件应变由内而外存在明显的应变梯度,其中表面应变最大,为7.3,底部应变最小,为1.21,应变差值达到了6.09,应变分布不均匀,随着变形道次的增加,在累积应变的作用下,工件的大应变区域和应变均匀性区域在扩大;4道次变形后,工件不同部位的等效应变值范围达到了10.5-12.5,应变不均匀参数C值由2.481降低到0.151,应变均匀性获得显著提升。5-6道次变形后,工件应变均匀性没有进一步改善。通过本文的研究,掌握了循环镦挤工艺变形规律,确立了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金循环镦挤的最佳变形道次,为该工艺的推广和应用奠定了基础,对丰富大型构件预成形理论与和实践提供了指导和参考意义。