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镁合金的等温锻造和超塑性成形

作者:明镁科技 日期:2018-12-05

     等温锻造是指在锻造时把模具加热到与坯料变形温度相同或相近的温度,在较低的应变速率下,使热坯料与模具温度基本保持不变的一种锻造方法。超塑性成形是指将金属在接近正常再结晶的温度下热变形(挤压、轧制或锻造等)获得超细晶粒组织,然后在超塑温度和适当的应变速率下,在预热到一定温度的模具中成形为所需的形状。

    等温锻造的应用范围比超塑性变形要广得多,把模具与金属加热到一定的温度是保证金属获得良好超塑性状态所必需的条件。等温锻造时,在很宽的温度—速度范围内以及坯料在任一原始组织状态下都可以减少压力和提高其金属塑性。这主要由于在降低应变速率的条件下,软化过程时间延长。超塑性效应在相当窄的温度—速度范围内出现,对材料的原始组织状态要求相当严格。
等温锻造工艺的特点
    等温锻造通常在液压机上进行,与在950℃下普通热模锻比较,慢速等温锻造时,金属材料的变形抗力大大减小,可使用功率较小的设备,节省设备占地面积和电能。采用等温锻造还可以简化设备的结构和构件,用整体大锻件代替小锻件组合件。
    等温锻造提高了加工金属的塑性,这是由于在等温锻造过程中软化过程比较充分,较低的变形速度能使锻件内部的显微裂纹愈合。等温锻造能够模锻出有小模锻斜度或无模锻斜度的锻件、有明显阶梯截面的锻件、过渡半径较小的锻件和小切削加工余量的锻件;还可以成形出形状复杂的高精度锻件,而用普通模锻很难实现,甚至不可能。等温锻造制造高精度锻件有以下优势:
⑴降低了坯料的金属变形抗力,减小了模具系统的弹性变形,提高了现有设备的生产能力。
⑵提高了锻造材料的塑性,甚至达到超塑性,使低塑性材料的成形成为可能。
⑶操作简单,技术条件易于控制,减小了变形温度的波动,使体内及表层温度均匀、变形均匀,使锻件的组织性能均匀,几何尺寸稳定。
⑷降低了锻件的残余应力,减少了锻件在冷却和热处理时的变形量。
使用保护—润滑玻璃涂层,降低了变形温度,减小了热金属与周围介质的相互作用,减薄了氧化皮和其他缺陷层的厚度,改进了表面质量。
超塑性成形工艺的特点
    超塑性成形的条件是:工件材料是均匀等轴细晶材料,成形过程中工件温度保持均匀恒定并等于工件的超塑性温度,工件各点的应变速率尽量保持均匀恒定并等于工件材料的超塑性应变速率。
    超塑性变形的微观机理是在最佳超塑性条件下,以晶界滑动为主,扩散蠕变和位错蠕变协调作用。在低应变率区,扩散蠕变作用增强;在高应变率区,位错蠕变为主要变形机制。
    理想的超塑性成形的宏观特征为能够产生大变形、无应变硬化,变形抗力低和高应变率敏感性;微观组织特征对晶粒度及晶粒形状敏感,伴随发生晶粒长大、动态再结晶及孔洞损伤等,微观组织发生变化。
    成形温度是超塑性成形中的最重要的技术参数。原则上超塑性成形的温度必须是锻件材料的超塑性温度,但这个温度不是固定不变,而是随锻件材料晶粒度和应变速率变化而变化,它有一定的变化范围。由于在实际锻造过程中的锻件各部位应变速率的不均匀性以及锻件内各处晶粒可能出现的大小和形状的变化,所选择的成形温度不可能与坯料各部位的最佳超塑性温度完全一致,与最佳超塑性温度相差越小,超塑性能越好。因此,在考虑超塑性成形温度时应参考坯料的初始晶粒度以及相应的应变速率,尽量使超塑性成形温度与实际情况一致。
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