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鎂合金板材磁脈沖成形研究進展

  輕量化是汽車、航空航天、電子電器等工業領域發展的重要目標之一。鎂合金作為重要的輕合金材料,在比強度、減振能力、可回收性等方面都有明顯優勢。磁脈沖成形技術是一種利用磁場力使金屬坯料變形的高速率成形技術,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關系建立、室溫/溫熱磁脈沖成形、溫熱與驅動耦合磁脈沖成形和磁脈沖沖擊介質溫熱復合成形進行了闡述。利用分離式霍普金森拉桿獲得不同溫度與高速率下的應力-應變曲線;通過試驗與數值仿真數據,分析室溫磁脈沖成形高度與應變分布變化規律,闡述溫度與驅動耦合對成形性能的影響,剖析磁脈沖沖擊介質溫熱復合塑性變形特性。結果表明,基于霍普金森拉桿試驗可成功建立鎂合金板材高速率下的本構關系;在磁脈沖沖擊介質溫熱復合成形中,放電能量增加,成形高度增加,溫度為200 ℃時,成形高度明顯高于室溫,且二次沖擊下高度實現進一步提升。室溫磁脈沖成形性能較準靜態顯著提高,在溫度和驅動影響下,成形能力得到提升;采用磁脈沖沖擊介質溫熱復合成形工藝可實現和提高鎂合金板材多次沖擊塑性變形能力。

圖片

實現結構輕量化是當代工業發展的重要目標和方向,尤其在汽車、航空航天、電子等工業領域[1—2]。新的成形工藝和輕質材料的發展是結構輕量化的主要途徑。鎂合金具有比強度高、密度低、電磁屏蔽性能優異、易回收等特性,是良好的輕質金屬結構材料[3—4]。由于能源、資源和環保問題的日益凸顯,鎂合金的研究和生產受到更多的關注。在常溫下,鎂合金具有密排六方晶體結構,滑移系較少,成形性能較差,對于鎂合金的成形方式,在以往的研究和應用中,通常采用加熱成形[5—7]。

磁脈沖成形技術(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[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生[9],可顯著提高材料的成形性能[10—15]。磁脈沖成形技術的優點為鎂合金板材成形性能的提高提供了契機,將有利于實現輕量化的目標和擴大鎂合金板材在工業上的應用。


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