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鎂合金板材磁脈沖成形研究進(jìn)展

  輕量化是汽車、航空航天、電子電器等工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要目標(biāo)之一。鎂合金作為重要的輕合金材料,在比強(qiáng)度、減振能力、可回收性等方面都有明顯優(yōu)勢。磁脈沖成形技術(shù)是一種利用磁場力使金屬坯料變形的高速率成形技術(shù),可顯著提高材料的成形性能。針對AZ31 鎂合金板材高速率本構(gòu)關(guān)系建立、室溫/溫?zé)岽琶}沖成形、溫?zé)崤c驅(qū)動耦合磁脈沖成形和磁脈沖沖擊介質(zhì)溫?zé)釓?fù)合成形進(jìn)行了闡述。利用分離式霍普金森拉桿獲得不同溫度與高速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線;通過試驗(yàn)與數(shù)值仿真數(shù)據(jù),分析室溫磁脈沖成形高度與應(yīng)變分布變化規(guī)律,闡述溫度與驅(qū)動耦合對成形性能的影響,剖析磁脈沖沖擊介質(zhì)溫?zé)釓?fù)合塑性變形特性。結(jié)果表明,基于霍普金森拉桿試驗(yàn)可成功建立鎂合金板材高速率下的本構(gòu)關(guān)系;在磁脈沖沖擊介質(zhì)溫?zé)釓?fù)合成形中,放電能量增加,成形高度增加,溫度為200 ℃時(shí),成形高度明顯高于室溫,且二次沖擊下高度實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升。室溫磁脈沖成形性能較準(zhǔn)靜態(tài)顯著提高,在溫度和驅(qū)動影響下,成形能力得到提升;采用磁脈沖沖擊介質(zhì)溫?zé)釓?fù)合成形工藝可實(shí)現(xiàn)和提高鎂合金板材多次沖擊塑性變形能力。

圖片

實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化是當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)和方向,尤其在汽車、航空航天、電子等工業(yè)領(lǐng)域[1—2]。新的成形工藝和輕質(zhì)材料的發(fā)展是結(jié)構(gòu)輕量化的主要途徑。鎂合金具有比強(qiáng)度高、密度低、電磁屏蔽性能優(yōu)異、易回收等特性,是良好的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料[3—4]。由于能源、資源和環(huán)保問題的日益凸顯,鎂合金的研究和生產(chǎn)受到更多的關(guān)注。在常溫下,鎂合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu),滑移系較少,成形性能較差,對于鎂合金的成形方式,在以往的研究和應(yīng)用中,通常采用加熱成形[5—7]。

磁脈沖成形技術(shù)(Magnetic pulse forming technology,MPFT)是一種利用磁場力使金屬坯料變形的高速率成形技術(shù)[8],能量釋放為微秒級,變形為毫秒級,成形效率極高,且能在高速變形過程中延緩斷裂的發(fā)生[9],可顯著提高材料的成形性能[10—15]。磁脈沖成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為鎂合金板材成形性能的提高提供了契機(jī),將有利于實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)和擴(kuò)大鎂合金板材在工業(yè)上的應(yīng)用。


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