基于循环镦-挤大变形制备镁合金半固态组织及触变成形性研究

鉴于现有制备半固态坯料方法的不足，提出一种基于循环镦-挤（RUE）大变形制备金属半固态坯料的新SIMA法。该方法具有工艺简便、易实现大变形、能保持坯料原有形状尺寸、材料利用率高等优点。本项目拟围绕这一新方法，以AZ61、AZ91D等镁合金为对象，系统开展镁合金半固态坯料制备与触变成形研究。借助热模拟实验方法，建立镁合金热变形本构模型及提供变形安全性判据的变形加工图；通过数值模拟与工艺实验研究，揭示镁合金RUE过程的组织演变规律与微观机制；通过研究RUE镁合金固-液等温处理过程组织演变规律，阐明其半固态组织球晶化主要影响因素与微观机制，建立RUE变形与等温处理工艺参数的协调匹配关系，提出RUE镁合金半固态组织形态的控制原理与方法；通过半固态触变成形试验及材料组织性能研究，阐明半固态坯料制备与触变成形工艺条件对最终制件组织性能的影响规律，为该工艺的推广应用及工艺参数优化奠定基础。

鉴于现有制备半固态坯料方法的不足，提出一种基于循环镦-挤（RUE）大变形制备金属半固态坯料的新SIMA法。该方法具有工艺简便、易实现大变形、能保持坯料原有形状尺寸、材料利用率高等优点。其基本过程是：利用循环镦挤形变实现镁合金材料的大应变诱导变形，使第二相充分碎化的同时，基体相也得到一定程度的细化；通过合理的等温退火处理，得到具有组织细小、球化程度好的半固态球晶化组织；触变成形制备组织均匀、力学性能良好的制件。.本项目围绕循环镦-挤（RUE）大变形制备金属半固态坯料的新SIMA法，以AZ61、AZ91D镁合金为对象，系统地开展了镁合金半固态坯料制备与触变成形研究。借助等温热压缩模拟实验，建立镁合金热变形本构模型，提供了铸态AZ61和AZ91D合金变形安全性判据的变形加工图，建立了两种镁合金材料在等温形变过程中的动态再结晶动力学方程；通过数值模拟与工艺实验研究，揭示镁合金RUE过程的组织演变规律与微观机制；通过研究RUE镁合金固-液等温处理过程组织演变规律，阐明其半固态组织球晶化主要影响因素与微观机制，建立RUE变形与等温处理工艺参数的协调匹配关系，提出RUE镁合金半固态组织形态的控制原理与方法；通过半固态触变成形试验及材料组织性能研究，阐明半固态坯料制备与触变成形工艺条件对最终制件组织性能的影响规律。.通过本项目的研究，确立了一条具有自主知识产权的制备高质量镁合金半固态坯料的实用化技术的途径。解决了相关的基础科学问题，突破关键工艺技术难点，掌握了工艺规律，为该工艺的推广应用及工艺参数优化奠定基础，对丰富半固态加工方法与理论、促进半固态加工技术进步、拓展镁合金应用领域和推动镁合金工业发展，均具有极其重要意义。