CN112906181B - 基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法，步骤包括：以镁合金坯料的初始晶粒尺寸、应变量、变形温度、变形速率为变量，以变形后的镁合金构件晶粒尺寸为目标，设计多组反挤压正交试验，获取各因素对变形后的镁合金构件晶粒尺寸的作用规律；根据镁合金构件的形状特点，确定镁合金构件的成形工艺及次数；对每道次成形工艺进行数值模拟，分析并记录构件的应变分布值；根据每道次初始晶粒尺寸和应变量，该道次要求变形后的晶粒尺寸，以及正交试验结果，选取成形参数。本发明不仅能够精确控制镁合金构件成形过程中的每道次变形参数，而且能够快速实现最终构件晶粒尺寸的精确控制，还有利于提高镁合金构件的综合力学性能。

Description

基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法
技术领域
本发明属于镁合金成形工艺设计技术领域，具体涉及一种基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法。
背景技术
镁合金具有低密度、高比强和优良电磁屏蔽性能等特点，在航空航天及国防军工领域的应用逐渐增大，但在变形构件制备时，在满足高性能的基础上，还需尽可能的实现毛坯精化以节约材料，提高材料利用率，降低材料成本。毛坯精化需多道次精密成形实现，但镁合金多道次成形过程中会出现晶粒易长大的问题，成形前每加热一次，其性能就降低一次，这会直接导致最终构件的性能偏低。
现有方式中，在对镁合金构件进行多道次成形时，都是先根据经验确定成形工艺，然后通过检测成形后的构件质量来验证成形工艺及其参数是否合理，如不合理，则需重新确定成形工艺。显然，现有确定镁合金构件成形工艺的方式效率低下，且准确性较差。
发明内容
本发明目的在于提供一种效率高、准确性好的基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下所述技术方案。
基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，以镁合金坯料的初始晶粒尺寸、应变量、变形温度、变形速率为变量，以变形后的镁合金构件晶粒尺寸为目标，设计多组反挤压正交试验，获取各因素对变形后的镁合金构件晶粒尺寸的作用规律；
步骤2，根据镁合金构件的形状特点，确定镁合金构件的成形工艺及次数；
步骤3，对每道次成形工艺进行数值模拟，分析并记录构件的应变分布值；
步骤4，根据每道次初始晶粒尺寸和应变量，该道次要求变形后的晶粒尺寸，以及正交试验结果，选取成形参数。
进一步地，所述镁合金构件为异形筒管镁合金构件。
有益效果：采用本发明方案，不仅能够精确控制镁合金构件成形过程中的每道次变形参数，而且能够快速实现最终构件晶粒尺寸的精确控制，快速确定异形镁合金构件的成形工艺及其参数，还有利于提高镁合金构件的综合力学性能。
附图说明
图1是实施例中镁合金构件两道次精密成形工艺；
图2是实施例中2道次成形构件应变分布值。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些非本质改进和调整，均在本发明保护范围内。
实施例
一种基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法，具体是采用AZ80镁合金坯料对异形筒管镁合金构件进行成形，步骤如下：
步骤1，以AZ80镁合金坯料的初始晶粒尺寸、应变量、变形温度、变形速率为变量，变形后的异形筒管镁合金构件晶粒尺寸为目标，开展反挤压正交试验，不同因素(条件下)反挤压后的晶粒尺寸见表1，
表1不同因素(条件下)反挤压后的晶粒尺寸
初始晶粒尺寸/μm 应变量/％ 变形温度/℃ 变形速率/s-1 变形后晶粒尺寸/μm
50.5 20 400 0.001 35.4
50.5 20 400 0.01 27.8
50.5 20 400 0.1 25.3
50.5 20 370 0.001 24.8
50.5 20 370 0.01 22.8
50.5 20 370 0.1 19.8
23 20 340 0.001 13.8
23 20 340 0.01 11.5
23 20 340 0.1 9.6
… … … … …
步骤2，根据异形筒管镁合金构件的形状特点，设计两道次精密成形方案，分为预成形和终成形，见图1，
步骤3，根据设计的两道次精密成形工艺，对每道次成形工艺进行数值模拟，得到2道次构件的应变分布平均值为1.75，如图2所示；
步骤4，异形筒管镁合金构件第1道次初始晶粒尺寸为50.5μm，根据第1道次的数值模拟，可得其应变量1.79，第1道次要求变形后的晶粒尺寸23μm，根据表1，选取变形温度为370℃、变形速率为0.01s-1；第1道次成形后测得的构件(预成形件)的晶粒尺寸为22.9μm，即第2道次初始晶粒尺寸为22.9μm，根据第2道次的数值模拟，其应变量为1.75，第2道次要求变形后晶粒尺寸9.5μm，根据表1，选取变形温度为340℃、变形速率为0.1s-1，第2道次成形后测得的构件(终成形件)的晶粒尺寸为9.8μm。
对终成形构件进行力学性能测试，其时效后构件沿高度方向的抗拉强度及断后伸长率分别达到407MPa和12.0％。
本实施例中，不仅能够精确控制异形筒管镁合金构件成形过程中的每道次变形参数，而且能够快速实现最终构件(异形筒管)晶粒尺寸的精确控制，快速确定异形筒管镁合金构件的成形工艺及其参数，还有利于提高镁合金构件的综合力学性能。

Claims (2)

1.基于细晶的镁合金多道次成形工艺设计方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，以镁合金坯料的初始晶粒尺寸、应变量、变形温度、变形速率为变量，以变形后的镁合金构件晶粒尺寸为目标，设计多组反挤压正交试验，获取各因素对变形后的镁合金构件晶粒尺寸的作用规律；
步骤2，根据镁合金构件的形状特点，确定镁合金构件的成形工艺及次数；
步骤3，对每道次成形工艺进行数值模拟，分析并记录构件的应变分布值；
步骤4，根据每道次初始晶粒尺寸和应变量，该道次要求变形后的晶粒尺寸，以及正交试验结果，选取成形参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述镁合金构件为异形筒管镁合金构件。
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