ZK60镁合金棒材ECAP过程有限元模拟分析

于彦东， 逯允龙， 庄园， 初德胜， 李彩霞

（哈尔滨理工大学材料科学与工程学院，哈尔滨150040）

ZK60镁合金棒材ECAP过程有限元模拟分析

于彦东， 逯允龙， 庄园， 初德胜， 李彩霞

（哈尔滨理工大学材料科学与工程学院，哈尔滨150040）

采用刚黏塑性有限元理论，在挤压温度为200℃、挤压速度为2 mm/s、背压强度为40 MPa时，对ZK60镁合金棒材进行四道次ECAP过程的数值模拟，观察棒材在四道次ECAP过程中金属流动情况，并分析棒材在四道次ECAP过程中应力场和温度场的分布和变化规律。

ECAP；四道次挤压；ZK60棒材；有限元分析

0 引言

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震能力强，易于机加工成形和易于回收再利用等优点［1］。

近年来，等通道转角挤压（EqualChannelAngularPressing简称ECAP）作为一种制备超细晶材料的新技术工艺，受到材料科学学者的极大关注［2］。这种技术主要是在不改变材料外观形状和尺寸的条件下，引入强烈的近似于纯剪切的变形来达到使材料晶粒细化的目的，从而改善材料的力学性能。这是由于密排六方金属具有很强的细晶强化效应，通过细化晶粒能够使镁合金的强度得到显著提高。此外，细化晶粒还能够明显改善镁合金的塑性［3］。

本文采用体积成形有限元软件，对ZK60镁合金棒材进行了的四道次ECAP过程的三维有限元数值模拟。了解金属在挤压过程中的流动情况，分析应力场及温度场分布的模拟结果，达到减小实验工作量、降低实验成本和提高实验精度等目标。

1 建立模型及模拟设置

模拟ECAP过程所用的模具实体图主要由挤压杆、凹模和背压顶杆3个元件组成，由于要对试样以BC路径进行四道次挤压，模拟所采用的是多级连续ECAP模型，如图1所示。……