1、山东大学硕士学位论文I目录摘要 .IAbstract.III第一章 绪论 .11.1 镁及镁合金材料的性质及工艺特点 .11.2 合金元素对 AZ31B 镁合金的影响 .21.2.1 Al 元素的影响 .21.2.2 Zn 元素的影响 .31.2.3 其它合金元素的影响 .31.3 镁合金的发展和应用 .31.3.1 镁合金在汽车工业上的应用 .41.3.2 镁合金在现代兵器零部件上的应用 .41.3.3 镁合金在航空航天工业中的发展 .51.3.4 镁合金在其它领域的应用发展 .51.4 镁合金现代生产技术 .51.5 镁合金的塑性变形机理 .71.5.1 滑移变形 .71.5.2 孪生变形
2、 .81.6 常见的镁合金塑性加工工艺 .81.7 金相显微 镜 .101.8 镁合金 AZ31B 板料成形性能研究进展 .131.9 课题的提出 .14第二章 有限元模拟基础知识 .162.1 引言 .162.2 有限元模拟屈服准则的选择 .162.3 工件与模具接触与摩擦 .182.3.1 接触方式 .182.3.2 摩擦的定义 .192.4 单元的类型与求解算法 .192.5 Deform 有限元分析软件 .20第三章 实验装 置 .23目录II3.1 金属板材的冲压成形性能 .233.1.1 利克辛实验（杯突实验） .233.1.2 改进的极限拱顶高度实验 .243.2 极限拱顶高度实
3、验装置 .25第四章 镁合金成 形性能研究 .314.1 板料厚度对镁合金 AZ31B 成形性能的影响 .314.1.1 极限拱顶高度实验结果 .314.1.2 DEFORM-2D 模拟中摩擦系数的确定 .334.1.3 数值模拟分析 .344.2 成形温度对镁合金 AZ31B 板料成形性能的影响 .374.2.1 极限拱顶高度实验结果 .374.2.1 数值模拟分析 .394.3 成形速度对极限拱顶高度的影响 .424.3.1 极限拱顶高度实验 .424.3.2 数值模拟分析 .434.4 润滑条件对镁合金成形性能的影响 .454.4.1 不同的板料厚度 .464.3.2 不同的成形温度 .
4、474.4.3 不同的成形速度 .494.5 本章小结 .50第五章 二次成形对镁合金板料成形性能的影响 .535.1 预成形高度对二次成形结果的影响 .535.2 保温时间对二次成形结果的影响 .565.3 镁合金板料的金相组织 .575.3.1 金相样品的制备 .575.3.2 镁合金金相分析 .585.4 本章小结 .62第六章 结论与展望 .666.1 结论 .666.2 展望 .68参考文献 .71致谢 .78山东大学硕士学位论文IContentsAbstract(Chinese) .Abstract(English).Chapter Instruction .1.1 Propert
5、y and process characteristics of magnesium and magnesium alloy.11.2 Impact of alloy elements on AZ31B magnesium alloy .21.2.1 Al .21.2.2 Zn.31.2.3 Other elements .31.3 The development and application of magnesium alloy .31.3.1 The application on automobile .41.3.2 The application on parts of modern
6、weapons .41.3.3 The development on aerospace industry.51.3.4 Other filds .51.4 Modern production of magnesium alloy.51.5 The plastic deformation machnism of magnesium alloy.71.5.1 Sliding deformation .71.5.2 twinning .81.6 Common plastic processing of magnesium alloy .81.7 Metallographic microscope
7、.111.7 The research progress of magnesium alloy AZ31B sheetsformability .131.8 Topic proposing .14Chapter Sheet metal plastic forming finite element simulation .162.1 Instruction .162.2 The choice of yield creterion .16 2.3 The contact and friction of workpiece and mold .182.3.1 Contact pattern.182.
8、3.2 Definition of friction.192.4 Unit type and Solving algorithm.19ContentsII2.5 Deform finite element analysis software .20Chapter Experimental device .233.1 Stamping formability of sheet metal.233.1.1 Erichsen Test / Cupping Test.243.1.2 Modified Limit Dome Height Test .253.2 Limited dome height t
9、est device.25Chapter Formability of magnesium alloy.314.1 The sheet thickness .314.1.1 LHD test result.314.1.2 Determination of the friction coefficient in DEFORM-2D .314.1.3 Simulation result.314.2 The forming temperature .394.2.1 LHD test result.394.2.2 Simulation result.394.3 The forming velocity
10、 .464.3.1 LHD test result.464.3.2 Simulation result.464.4 Lubrication condition.514.4.1 thickness .514.4.2 Temperature.514.4.3 Velocity.514.5 Conclusion .59Chapter Double forming process .615.1 Preforming height .615.2 Soaking .645.3 Microstructure of magnesium alloy sheet.665.3.1 Preparation of met
11、allographic samples.665.3.2 Metallographic analysis of magnesium alloy .685.4 Conclusion .72Chapter Conclusion and Outlooks.74山东大学硕士学位论文III6.1 Conclusion .746.2 Outlooks.76References.77Acknowlegments .82山东大学硕士学位论文I摘要镁合金被誉为 21 世纪绿色工程材料之一。镁合金的密度较小，镁合金制品整体结构质量轻、能源消耗少。同时镁合金具有较高的比强度和比刚度以及良好的切削加工性能和铸造性能。在
12、高温下，镁合金的塑性较好，能够采用各种塑性成形的方法加工成板材、棒材、型材和粉材，并获得压铸件、锻件和模锻件等。镁合金板料的塑性成形性能与成形温度、成形速度、板料厚度、工件与模具之间的摩擦等成形参数密切相关。本文采用极限拱顶高度实验装置，着重分析了各成形参数对镁合金 AZ31B 板料胀形成形性能的影响，并找出提高镁合金板料成形性能的方法。 （1）在本文提出的温度范围内（100250） ，随着成形温度的提高，镁合金板料的成形性能逐渐增强。 （2）当板料厚度 t 为 0.6mm 时，板料的成形性能是最好的。板料厚度 t 小于 0.6mm 时，镁合金 AZ31B 板料的成形性能随着板料厚度的增加而变
13、好；反之 t 大于 0.6mm 时，镁合金 AZ31B 板料的成形性能随着板料厚度的增加而变差。 （3）对比两种成形速度下（1mm/min 和 10 mm/min）镁合金板料的极限拱顶高度和胀形系数：较低的成形速度下，镁合金板料的极限拱顶高度和胀形系数较大。降低镁合金板料的成形速度能提高镁合金板料的成形性能，但是过低的成形速度不适合在工业生产中广泛应用。 （4）在各种条件下采用二硫化钼润滑时镁合金板料的成形性能均比无润滑时要好。因此本文提出 250、t=0.6mm 、 v=10mm/min、采用 时板料的成形性能最好，其极2MoS限拱顶高度达 38.6mm，胀形系数为 0.919。另外，本论文
14、提出镁合金板料的二次成形方法，即先预成形至一定拱顶高度，在成形温度下保温一段时间后再成形至失稳。对比了二次成形与一次成形时镁合金板料的成形性能，并分析了预成形高度与保温时间对二次成形性能的影响；从拱顶高度和胀形系数等宏观角度分析镁合金板料的成形性能；对比了各成形条件下镁合金板料垂直于胀形方向的显微晶粒组织，从内部晶粒变化机理分析二次成形对镁合金板料成形性能的影响，最终找出提高镁合金板料成形性能的方法。关键词：镁合金；AZ31B；拱顶高度；胀形系数；成形性能摘要II山东大学硕士学位论文IIIAbstractMagnesium alloy is known as one of the green
15、engineering materials in 21st century. It has lower density, therefore its products are light, and have lower energy consumption. Besides, magnesium alloy has special strength and stiffness, along with good machining property and casting performance. The formability of magnesium alloys is very good
16、at a high forming temperature. With many kinds of plastic forming, it can be processed into sheets, rods, profiles and powder materials, as well as castings, forgings and die forgings.The plastic formability of magnesium alloy sheets is concerned with forming temperature, velocity, the thickness of
17、the sheet, and the friction between the mold and the sheets. In this paper, the Limited Dome height Test is used to explore the impact of forming parameters on the formability of magnesium alloy sheet, resulting in finding the optimum method to raise the forming ability. (1) In the forming temperature r
