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精密成形工程:鎂合金板材磁脈沖成形研究進(jìn)展

2023-11-10
摘要: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(shì)。磁脈沖成形技術(shù)是一種利用磁場(chǎng)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。

  【作 者】徐俊瑞;王元豐;王宇陽(yáng);李毅;汪強(qiáng)昆;趙雨?yáng)|;文智生;周穎奇

  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(wèn)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(duì)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(chǎng)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(jí),變形為毫秒級(jí),成形效率極高,且能在高速變形過(guò)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。

  【結(jié) 論】

  1)通過(guò)分離式霍普金森拉桿(Split hopkinson tensile bar-shtb)試驗(yàn)獲得不同溫度和高應(yīng)變速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,結(jié)合準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線分布,可獲得鎂合金板材高速率下的 Johnson-Cook 本構(gòu)模型。

  2)鎂合金板材在室溫磁脈沖成形中,成形性能較準(zhǔn)靜態(tài)下有明顯提高,自由脹形成形高度較準(zhǔn)靜態(tài)最大提高了 111%,單向拉伸伸長(zhǎng)率較準(zhǔn)靜態(tài)總體提高了 37%;單向拉伸變形中,應(yīng)變速率最大值約為3600 s?1,體現(xiàn)出成形過(guò)程的高應(yīng)變速率特性。

  3)鎂合金板材直接加熱磁脈沖成形中,需要綜合考慮加熱引起的流動(dòng)應(yīng)力降低與電磁力降低的平衡;耦合溫度與驅(qū)動(dòng)作用使鎂合金板材的成形性能進(jìn)一步提高,相同能量下,最佳成形溫度出現(xiàn)在200 ℃。

  4)鎂合金板材在磁脈沖沖擊介質(zhì)溫?zé)釓?fù)合成形中,200 ℃成形高度顯著高于室溫,且可實(shí)現(xiàn)鎂合金板材的多次沖擊變形,二次沖擊后,成形高度明顯提升。

  以下是正文:

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