AZ31镁合金板材电磁脉冲温热驱动成形性研究

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本文针对AZ31镁合金板材电磁脉冲胀形试验、不同温度准静态成形极限试验、不同温度电磁脉冲温热驱动成形极限试验、微观组织变化和断口形貌特征进行深入研究,揭示AZ31镁合金板材电磁脉冲温热驱动成形性的变化规律。通过电磁脉冲胀形试验来研究AZ31镁合金板材在电磁高速率下成形性的影响因素。结果显示:电磁成形中,驱动片对板材有惯性带动作用和冲击力效果,有利于提升了镁合金板材胀形能力,且采用1.OmmAl驱动片使得板材磁脉冲胀形效果更佳;在一定范围(室温至250℃),提升温度有利于提升AZ31镁合金板材电磁脉冲胀形能力,电磁脉冲温热驱动胀形试验在200℃效果最佳。对得到的试验数据进行了分析处理,为进行AZ31镁合金板材电磁脉冲温热驱动成形极限试验奠定基础。基于温度与电磁脉冲驱动成形结合的成形方式,通过改变标准成形试样的宽度来获得AZ31镁合金板材在不同温度的三种应变加载方式(单向拉伸、平面应变、双向拉伸)状态下电磁脉冲温热驱动成形极限。通过对比准静态成形极限试验,揭示电磁脉冲温热驱动成形方式对改善AZ31镁合金成形性能影响,建立完整的AZ31镁合金板材电磁脉冲温热驱动成形极限图。结果表明:电磁成形极限远远高于准静态成形极限。室温下状态下,单拉状态成形极限提高430%;在平面应变状态,提高幅度达358%;双等拉状态,提高达265%。这表明AZ31镁合金板材在磁脉冲下成形极限应变大幅递增,塑形成形性能得到有效改善;一定范围内,电磁成形高应变速率下,随着温度从室温提高,应变也逐渐增大,但温度200℃时成形主应变明显好于250℃,说明在高应变速率下提升温度对提升AZ31镁合金成形性作用不明显。通过光学显微镜和扫描电镜研究材料微观组织机理和断口形貌,揭示AZ31镁合金板材电磁成形的微观结构演化。研究表明:25℃时AZ31镁合金板材随着放电电压增加电磁力增大,镁合金板材晶粒明显细化,同时伴随孪晶出现。驱动片厚度1.0mm,微观组织下晶粒明显细化,相对于其他厚度驱动片,成形效果最佳,驱动片厚度1.0mm,温度200℃下晶粒均匀且细化,表现出最佳成形温热成形效果;镁合金板材准静态下破裂方式主要为脆性破裂,随着温度升高,断口形貌仍呈现河流花样状态,但是伴随着韧窝出现,此时AZ31镁合金板材试样的断裂方式是韧-脆性破裂,一定范围内,当增加成形温度有利于塑形成形能力增加。虽然AZ31镁合金板材电磁脉冲温热驱动成形极限微观断口形貌中的韧窝相对于准静态成形极限微观断口形貌中的韧窝少且不太显著,没有出现明显的缩颈现象。但是AZ31镁合金板材电磁脉冲温热驱动成形性的提高得益于电磁成形的高应变速率、温度引起的均匀变形,这是改善AZ31镁合金板材的塑性成形性能的关键原因。
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