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精密成形工程:镁合金板材磁脉冲成形研究进展

2023-11-10
摘要:镁合金作为重要的轻合金材料,在比强度、减振能力、可回收性等方面都有明显优势。磁脉冲成形技术是一种利用磁场力使金属坯料变形的高速率成形技术,可显著提高材料的成形性能。

  【作 者】徐俊瑞;王元丰;王宇阳;李毅;汪强昆;赵雨东;文智生;周颖奇

  实现结构轻量化是当代工业发展的重要目标和方向,尤其在汽车、航空航天、电子等工业领域[1—2]。新的成形工艺和轻质材料的发展是结构轻量化的主要途径。镁合金具有比强度高、密度低、电磁屏蔽性能优异、易回收等特性,是良好的轻质金属结构材料[3—4]。由于能源、资源和环保问题的日益凸显,镁合金的研究和生产受到更多的关注。在常温下,镁合金具有密排六方晶体结构,滑移系较少,成形性能较差,对于镁合金的成形方式,在以往的研究和应用中,通常采用加热成形[5—7]。

宾果游戏  磁脉冲成形技术(Magnetic pulse forming technology,MPFT)是一种利用磁场力使金属坯料变形的高速率成形技术[8],能量释放为微秒级,变形为毫秒级,成形效率极高,且能在高速变形过程中延缓断裂的发生[9],可显著提高材料的成形性能[10—15]。磁脉冲成形技术的优点为镁合金板材成形性能的提高提供了契机,将有利于实现轻量化的目标和扩大镁合金板材在工业上的应用。

  【结 论】

  1)通过分离式霍普金森拉杆(Split hopkinson tensile bar-shtb)试验获得不同温度和高应变速率下的应力-应变曲线,结合准静态应力-应变曲线分布,可获得镁合金板材高速率下的 Johnson-Cook 本构模型。

  2)镁合金板材在室温磁脉冲成形中,成形性能较准静态下有明显提高,自由胀形成形高度较准静态最大提高了 111%,单向拉伸伸长率较准静态总体提高了 37%;单向拉伸变形中,应变速率最大值约为3600 s−1,体现出成形过程的高应变速率特性。

  3)镁合金板材直接加热磁脉冲成形中,需要综合考虑加热引起的流动应力降低与电磁力降低的平衡;耦合温度与驱动作用使镁合金板材的成形性能进一步提高,相同能量下,最佳成形温度出现在200 ℃。

宾果游戏  4)镁合金板材在磁脉冲冲击介质温热复合成形中,200 ℃成形高度显著高于室温,且可实现镁合金板材的多次冲击变形,二次冲击后,成形高度明显提升。

  以下是正文:

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