金属学报  2012, Vol. 48 Issue (7): 853-860    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00641

论文 本期目录 | 过刊浏览 |

AZ31镁合金热变形流动应力预测模型

孙朝阳, 栾京东, 刘赓, 李瑞, 张清东

北京科技大学机械工程学院, 北京 100083

PREDICTED CONSTITUTIVE MODELING OF HOT DEFORMATION FOR AZ31 MAGNESIUM ALLOY

SUN Chaoyang, LUAN Jingdong, LIU Geng, LI Rui, ZHANG Qingdong

School of Mechanical and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083

孙朝阳 栾京东 刘赓 李瑞 张清东. AZ31镁合金热变形流动应力预测模型[J]. 金属学报, 2012, 48(7): 853-860.
, , , , . PREDICTED CONSTITUTIVE MODELING OF HOT DEFORMATION FOR AZ31 MAGNESIUM ALLOY[J]. Acta Metall Sin, 2012, 48(7): 853-860.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1593 KB)   摘要: 采用近等温单轴压缩实验获得了AZ31镁合金变形温度为523-723 K, 应变速率为0.01-10 s-1条件下的流动应力, 分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响规律. 结果表明, AZ31镁合金变形过程中发生了动态再结晶, 523 K时形成细小组织; 而723 K时动态再结晶和长大的晶粒沿径向拉长. 考虑实验过程塑性变形功和摩擦功引起的温度升高, 在高应变速率条件下采用温度补偿修正了流动应力. 在此基础上, 建立了基于双曲正弦模型的峰值流动应力和统一本构关系, 该模型利用材料参数耦合应变来描述流动应力的应变敏感性, 进一步获得了合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变的定量关系. 采用该本构关系模型预测流动应力具有较高的精度, 预测值与实测值相关系数为0.976, 平均相对误差为5.07%, 实验条件范围内预测的流动应力与实验值几乎能保持一致. 关键词 ： AZ31镁合金,  热压缩变形,  本构关系,  流动应力     Abstract：The uniaxial compression tests of AZ31 magnesium alloy at different strain rates of 0.01-10 s-1 and different deformation temperatures of 523-723 K were performed by using Gleeble-1500 simulator with a maximum strain of 0.916. The influences of deformation temperature and strain rate on the flow stress were investigated. The fine microstructure is attributed to dynamic recrystallization during compression process at 523 K. The stretched grains of dynamic recrystallization and growth up along radial direction were founded in microscopic observation at 723 K. Considering plasticity deformation and friction induced temperature rise, the flow stress was corrected at high strain rate by using temperature compensation. The peak flow stress and unified constitutive model were established based on hyperbolic sine model. Strain sensitivity of flow stress was studied to describe the coupling of materials parameters on the strain, and then the relationship between deformation temperature, strain rate and strain during hot deformation was obtained. Comparing with experimental results, the correlation coefficient and average relative error of predicted and measured values are 0.976 and 5.07\% respectively, it is proved that the model reflects the real deformation feature of the AZ31 magnesium alloy. Key words： AZ31 magnesium alloy    hot-compressive deformation    constitutive relationship    flow stress 收稿日期: 2011-10-12      ZTFLH:  TG146.4   基金资助: 国家自然科学基金项目50831008和51105029资助 作者简介: 孙朝阳, 男, 1976年生, 副教授, 博士 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 孙朝阳 栾京东 刘赓 李瑞 张清东 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2011.00641      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2012/V48/I7/853 [1] Liu Q. Acta Metall Sin, 2010; 46: 1458 (刘庆. 金属学报, 2010; 46: 1458) [2] Xiao P, Liu T M, Jiang D. J Chongqing Univ (Nat Sci Ed), 2006; 29(11): 81 (肖 盼, 刘天模, 姜丹．重庆大学学报(自然科学版), 2006; 29(11): 81) [3] Guo Q, Zhang H, Chen Z H, Yan H G, Xia W J, Fu D F. Nat Sci J Xiangtan Univ, 2004; 26: 108 (郭强, 张辉, 陈振华, 严红革, 夏伟军, 傅定发．湘潭大学自然科学学报, 2004; 26: 108) [4] Carl M, Korzekw A C, Cerreta E, Lopez F. J Miner Met Mater Soc, 2004; 56(11): 31 [5] Takuda H. J Mater Process Technol, 1998; 80/81: 513 [6] Galiyev A, Kaibyshev R, Sakai T. Mater Sci Forum, 2003; 419–422: 419 [7] Barnett M R. J Light Met, 2001; 1: 167 [8] Fan Y G, Wang L Y, Huang G S, Huang G J. J Chongqing Univ (Nat Sci Ed), 2003; 26(2): 9 (范永革, 汪凌云, 黄光胜, 黄光杰．重庆大学学报(自然科学版), 2003; 6(2): 9) [9] Wang Z T, Zhang S H, Qi G X, Wang F, Li Y J. Chin J Nonferrous Met, 2008; 18: 1977 (王忠堂, 张士宏, 齐广霞, 王芳, 李艳娟．中国有色金属学报, 2008; 18: 1977) [10] Huang G S, Wang L Y, Huang G J, Lu Z W, Song M J. Met Form Technol, 2004; 22(2): 42 (黄光胜, 汪凌云, 黄光杰, 卢志文, 宋美娟. 金属成形工艺, 2004; 22(2): 42) [11] Guo Q, Yan H G, Chen Z H, Zhang H. Chin J Nonferrous Met, 2005; 15: 900 (郭 强, 严红革, 陈振华, 张辉. 中国有色金属学报, 2005; 15: 900) [12] Zhang X H, Cui Z S, Ruan X Y. J Shanghai Jiaotong Univ, 2003; 37: 1874 (张先宏, 崔振山, 阮雪榆. 上海交通大学学报, 2003; 37: 1874) [13] Yu K, Shi T, Wang R C, Li W X, Wang X Y, Cai Z Y. J Cent South Univ (Sci Technol), 2008; 39: 216 (余琨, 史禔, 王日初, 黎文献, 王晓艳, 蔡志勇. 中南大学学报(自然科学版), 2008; 39: 216) [14] Sun C Y, Liu J R, Li R, Zhang Q D, Dong J X. Real Met, 2011; 30: 81 [15] Luan N, Li L X, Li G Y, Zhong Z H. Chin J Nonferrous Met, 2007; 17: 1678 (栾娜, 李落星, 李光耀, 钟志华. 中国有色金属学报, 2007; 17: 1678) [16] Luo Z J, Yang Q, Ji W H. Chin J Nonferrous Met, 2000; 10: 804 (罗子健, 杨旗, 姬婉华. 中国有色金属学报, 2000; 10: 804) [17] Zhang W H, Zhang S H. Acta Metall Sin, 2006; 42: 1036 (张伟红, 张士宏. 金属学报, 2006; 42: 1036) [18] Wang Z X, Liu X F, Xie J X. Acta Metall Sin, 2008; 44: 1378 (王智祥, 刘雪峰, 谢建新. 金属学报, 2008; 44: 1378) [19] Sellars C M, McTegart W J. Acta Metall, 1966; 14: 1136 [20] Mcqueen H J, Ryan N D. Mater Sci Eng, 2002; A322: 43 [21] Gronostajski Z J. J Mater Process Technol, 1998; 78: 84 [22] Whittenberger J D. Mater Sci Eng, 1986; 77: 103 [23] Zener C, Hollomon H. J Appl Phys, 1944; 15: 22 [24] Sun C Y, Liu J R, Li R, Zhang Q D. Acta Metall Sin, 2011; 47: 191 (孙朝阳, 刘金榕, 李瑞, 张清东. 金属学报, 2011; 47: 191) [25] Ismael A M, Ahmed H, Johannes R. Mater Sci Eng, 2009; A504: 40 [1] 陈扬, 毛萍莉, 刘正, 王志, 曹耕晟. 高速冲击载荷下预压缩AZ31镁合金的退孪生行为与动态力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(5): 660-672. [2] 王雪梅, 殷正正, 于晓彤, 邹玉红, 曾荣昌. AZ31镁合金表面苯丙氨酸、甲硫氨酸和天冬酰胺诱导Ca-P涂层耐蚀性能比较[J]. 金属学报, 2021, 57(10): 1258-1271. [3] 赵嫚嫚, 秦森, 冯捷, 代永娟, 国栋. Al、Ni对1Cr9Al(1~3)Ni(1~7)WVNbB钢热变形行为的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 960-968. [4] 郭祥如, 孙朝阳, 王春晖, 钱凌云, 刘凤仙. 基于三维离散位错动力学的fcc结构单晶压缩应变率效应研究[J]. 金属学报, 2018, 54(9): 1322-1332. [5] 韩林原, 李旋, 储成林, 白晶, 薛烽. 流场环境中AZ31镁合金的腐蚀行为研究[J]. 金属学报, 2017, 53(10): 1347-1356. [6] 闫亚琼,罗晋如,张济山,庄林忠. 强织构AZ31镁合金板材深低温轧制过程中微观组织演变及力学性能控制研究[J]. 金属学报, 2017, 53(1): 107-113. [7] 汪炳叔,邓丽萍,CHAPUIS Adrien,郭宁,李强. AZ31镁合金在平面应变压缩过程中的孪生行为研究*[J]. 金属学报, 2015, 51(12): 1441-1448. [8] 梁后权, 郭鸿镇, 宁永权, 姚泽坤, 赵张龙. 基于软化机制的TC18钛合金本构关系研究*[J]. 金属学报, 2014, 50(7): 871-878. [9] 黄洪涛,Godfrey Andrew,刘伟,付宝勤,刘庆. 多向压缩中AZ31镁合金变形行为的EBSD跟踪研究[J]. 金属学报, 2013, 49(8): 932-938. [10] 魏海莲,刘国权,肖翔,张明赫. 表观的和基于物理的35Mn2钢奥氏体热变形本构分析[J]. 金属学报, 2013, 49(6): 731-738. [11] 娄超，张喜燕，汪润红，段高林，刘庆. 退孪生行为以及{1012},孪晶片层结构对镁合金力学性能的影响[J]. 金属学报, 2013, 49(3): 291-296. [12] 温道胜,宗影影,徐文臣,杨单媚,单德彬. 0.037%H对铸态Ti－45Al－5Nb－0.8Mo－0.3Y合金高温变形行为的影响[J]. 金属学报, 2013, 49(11): 1428-1432. [13] 余晖 KIM Youngmin 于化顺 YOU Bongsun 闵光辉. Mg-Zn-Zr-Ce合金高温变形行为与热加工性能研究[J]. 金属学报, 2012, 48(9): 1123-1131. [14] 黄洪涛 Godfrey Andrew 刘伟 唐瑞鹤 刘庆. 样品取向对AZ31镁合金静态再结晶行为的影响[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 915-921. [15] 罗晋如,刘庆,刘伟,Godfrey Andrew. 轧制温度对AZ31镁合金轧制板材中的{1011}-{1012}双孪生行为的影响[J]. 金属学报, 2012, 48(6): 717-724. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed