本書以材料學、塑性力學等為理論基礎(chǔ)，開展鎂合金管材擠壓剪切技術(shù)的基礎(chǔ)研究，構(gòu)建成形參數(shù)-織構(gòu)-成形質(zhì)量（組織、強韌性等）之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，揭示管材擠壓剪切成形最佳的模具參數(shù)范圍，期望找到一種提高鎂管性能的新工藝，彌補現(xiàn)有正擠壓成形鎂管的不足，促進管材加工過程的成形質(zhì)量和成本的完美結(jié)合，形成一系列具有國際先進水平的鎂管擠壓剪切成形理論與技術(shù)體系及具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果，因而本研究具有重要的科學意義和工程應用前景。本書對高性能鎂合金的薄壁管材擠壓-剪切、擠壓-剪切-擴徑成形、擠壓-剪切-彎曲成形等工藝的原理、理論、應用進行了詳細闡述。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 鎂合金成形的研究最新進展 1
1.3 變形鎂合金晶粒細化技術(shù) 4
1.4 鎂合金擠壓工藝 6
1.4.1 普通擠壓工藝 6
1.4.2 等徑角擠壓工藝 7
1.4.3 往復擠壓工藝 10
1.4.4 高壓扭轉(zhuǎn)工藝 10
1.5 傳統(tǒng)鎂合金管材成形技術(shù) 13
1.6 新型變形方法在鎂合金管材中的應用 14
1.7 有限元法簡介 21
1.7.1 DEFORM-3D有限元軟件 21
1.7.2 元胞自動機 22
1.8 小結(jié) 23
第2章 鎂合金管材擠壓剪切成形過程實驗及方法 24
2.1 鎂合金管材擠壓剪切成形過程數(shù)值模擬 24
2.1.1 數(shù)值模擬研究的目的 24
2.1.2 物理模型的建立 24
2.2 鎂合金管材擠壓剪切成形實驗 25
2.2.1 實驗目的 25
2.2.2 實驗方法 25
2.3 金相實驗 26
2.3.1 實驗目的 26
2.3.2 實驗步驟 26
2.3.3 腐蝕液的配制 26
2.4 晶粒尺寸測量 26
2.5 硬度試驗 27
2.5.1 實驗目的 27
2.5.2 實驗原理及方法 27
2.6 電子背散射衍射實驗 28
2.6.1 實驗目的 28
2.6.2 實驗步驟 28
2.7 小結(jié) 28
第3章 AZ31鎂合金管材擠壓剪切成形模具設計及數(shù)值模擬 30
3.1 管材成形方法分析及選擇 30
3.2 模具的設計 30
3.2.1 擠壓筒的設計 30
3.2.2 擠壓桿的設計 32
3.2.3 擠壓針的設計 33
3.3 擠壓工藝 33
3.3.1 坯料尺寸的選擇 33
3.3.2 擠壓比的選擇 34
3.4 DEFORM-3D數(shù)值分析 35
3.5 小結(jié) 36
第4章 基于整體模具的擠壓剪切成形管材組織演化及數(shù)值模擬 37
4.1 有限元數(shù)值模擬 38
4.2 擠壓力演變 38
4.2.1 鎂合金管材擠壓剪切成形過程擠壓力變化特點 38
4.2.2 不同溫度下鎂合金管材擠壓剪切成形載荷變化情況 40
4.2.3 不同速度下鎂合金管材擠壓剪切成形過程載荷變化情況 41
4.2.4 摩擦因子對成形結(jié)果的影響 42
4.3 不同溫度對等效應力的影響 43
4.4 鎂合金管材擠壓剪切成形過程速度場變化 43
4.4.1 鎂合金管材擠壓剪切成形過程不同區(qū)域管坯的流動速度 43
4.4.2 不同摩擦因子對管坯流動速度的影響 45
4.4.3 不同擠壓溫度對管坯流動速度的影響 46
4.5 鎂合金管材擠壓剪切成形過程中的等效應變 46
4.6 破壞分析 48
4.7 普通擠壓與擠壓剪切成形實驗及數(shù)值模擬 48
4.7.1 TES擠壓與普通擠壓的擠壓力比較 49
4.7.2 鎂合金管材擠壓剪切成形與普通擠壓管坯應力狀態(tài)的比較 49
4.7.3 擠壓剪切與普通擠壓管材的微觀組織 50
4.7.4 擠壓剪切成形與普通擠壓管材的硬度測試 53
4.7.5 TES擠壓與普通擠壓的EBSD分析 54
4.8 小結(jié) 58
第5章 基于組合模具的擠壓剪切成形管材組織演化及數(shù)值模擬 59
5.1 CA微觀模型 59
5.2 基于組合模具的管材擠壓剪切實驗及數(shù)值模擬 61
5.2.1 管材擠壓剪切實驗 62
5.2.2 組合模具數(shù)值模擬及分析 63
5.3 基于擠壓剪切成形過程中的形核機制 67
5.4 擠壓剪切過程動態(tài)再結(jié)晶機制 68
5.5 CA模擬分析 69
5.6 400℃微觀組織演變及宏微觀數(shù)值分析 74
5.7 小結(jié) 77
第6章 鎂合金管材擠壓-剪切-擴徑成形工藝實驗及檢測實驗 78
6.1 有限元模擬 78
6.1.1 有限元模型的建立 78
6.1.2 模擬方案及模擬參數(shù)的設定 79
6.2 TESE工藝成形實驗 80
6.2.1 實驗方案 80
6.2.2 實驗材料 81
6.2.3 實驗設備 81
6.3 力學性能測試 82
6.3.1 拉伸實驗 82
6.3.2 硬度實驗 82
6.3.3 拉伸斷口觀察 83
6.4 微觀組織結(jié)構(gòu)測試 83
6.4.1 金相組織觀察 83
6.4.2 宏觀織構(gòu)測試 84
6.4.3 電子背散射衍射實驗 84
6.5 小結(jié) 85
第7章 鎂合金管材擠壓-剪切-擴徑成形過程 86
7.1 TESE成形過程研究 86
7.1.1 TESE成形過程中的網(wǎng)格變化 86
7.1.2 成形過程中的載荷變化 86
7.1.3 成形過程中的溫度場分布 87
7.1.4 成形過程中的應變場分布 88
7.1.5 成形過程中的速度場分布 89
7.2 成形溫度對TESE工藝的影響 90
7.2.1 溫度對成形載荷的影響 90
7.2.2 溫度對等效應力的影響 91
7.3 成形速度對TESE工藝的影響 92
7.3.1 速度對成形載荷的影響 92
7.3.2 速度對溫度場分布的影響 92
7.4 擴徑比對TESE工藝的影響 94
7.4.1 不同擴徑比下的金屬流動 94
7.4.2 不同擴徑比下的損傷值分布 95
7.5 剪切角對TESE工藝的影響 95
7.6 摩擦系數(shù)對TESE工藝的影響 96
7.7 小結(jié) 97
第8章 擠壓-剪切-擴徑成形鎂合金薄壁管的顯微結(jié)構(gòu)與力學性能 98
8.1 不同工藝下成形管材的微觀組織及力學性能分析 98
8.1.1 顯微組織 98
8.1.2 拉伸性能 99
8.1.3 拉伸斷口特征 100
8.1.4 顯微硬度 101
8.1.5 宏觀織構(gòu) 101
8.1.6 再結(jié)晶分布情況 102
8.1.7 Schmid因子分布 103
8.1.8 微區(qū)晶粒取向 104
8.2 TESE工藝成形過程中的微觀組織演變分析 105
8.2.1 顯微組織演變 105
8.2.2 硬度分布 106
8.2.3 微區(qū)晶粒取向演變 107
8.2.4 再結(jié)晶分布 109
8.2.5 Schmid因子變化 110
8.2.6 孿晶分布 110
8.3 小結(jié) 112
第9章 工藝參數(shù)對擠壓-剪切-擴徑成形的影響 113
9.1 剪切角對TESE工藝成形性的影響 113
9.1.1 不同剪切角下成形管材的微觀組織 113
9.1.2 不同剪切角下的拉伸性能 114
9.1.3 不同剪切角下的硬度分布 114
9.1.4 不同剪切角下的拉伸斷口 115
9.1.5 不同剪切角下的極圖分析 116
9.1.6 不同剪切角下的Schmid因子變化 117
9.2 溫度對TESE工藝成形性的影響 118
9.2.1 不同溫度下成形管材微區(qū)取向演變 118
9.2.2 不同溫度下成形管材Schmid因子變化 120
9.2.3 不同溫度下成形管材再結(jié)晶分布 121
9.2.4 不同溫度下成形管材硬度分布 122
9.3 小結(jié) 123
第10章 鎂合金管材擠壓-剪切-彎曲成形實驗 124
10.1 數(shù)值模擬 125
10.1.1 實驗目的 125
10.1.2 材料模型 125
10.2 TESB工藝擠壓實驗 126
10.2.1 實驗目的 126
10.2.2 實驗方法 126
10.3 金相實驗 128
10.3.1 實驗目的 128
10.3.2 實驗步驟 128
10.4 EBSD實驗 129
10.5 小結(jié) 130
第11章 鎂合金薄壁管材擠壓-剪切-彎曲成形工藝及模具設計 131
11.1 管材TESB成形工藝 131
11.1.1 TESB成形工藝介紹 131
11.1.2 CVCES擠壓鎂合金成形工藝介紹 133
11.2 模具設計 134
11.2.1 凹模的設計 134
11.2.2 擠壓桿的設計 135
11.2.3 擠壓針的設計 136
11.3 管材擠壓工藝流程 137
11.4 坯料尺寸的選擇 137
11.5 擠壓比的選擇 138
11.6 小結(jié) 138
第12章 管材擠壓-連續(xù)剪切彎曲成形過程數(shù)值模擬及組織演變 140
12.1 有限元模型的建立 140
12.2 TESB擠壓工藝有限元模擬結(jié)果分析 141
12.2.1 TESB變形過程中的溫度場變化 141
12.2.2 TESB變形過程中溫度對載荷的影響 142
12.2.3 溫度對等效應力的影響 143
12.2.4 擠壓速度對溫度場的影響 144
12.2.5 摩擦因子對溫度場的影響 146
12.2.6 摩擦因子對等效應力的影響 146
12.2.7 TESB擠壓變形過程等效應變分布 147
12.3 微觀組織演變 148
12.4 EBSD分析 150
12.4.1 極圖 150
12.4.2 Schmid因子 151
12.4.3 孿晶分布 152
12.4.4 再結(jié)晶現(xiàn)象 153
12.5 顯微硬度測試 155
12.6 小結(jié) 156
第13章 鎂合金管材連續(xù)擠壓-變通道剪切過程數(shù)值模擬及組織演變 157
13.1 有限元模型的建立 157
13.2 CVCES擠壓工藝有限元模擬結(jié)果分析 158
13.2.1 等效應力分布特點 158
13.2.2 CVCES變形過程中溫度對載荷的影響 159
13.2.3 CVCES擠壓變形過程等效應變分布 159
13.3 微觀組織演變 160
13.4 EBSD分析 161
13.4.1 極圖 162
13.4.2 Schmid因子 162
13.4.3 孿晶分布 162
13.4.4 再結(jié)晶現(xiàn)象 164
13.5 顯微硬度測試 167
13.6 小結(jié) 167
參考文獻 169
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