镁合金管材差温热态内压成形规律

针对镁合金管材热态内压成形存在的壁厚不均、膨胀率小等问题，提出利用温度差控制变形的差温热态内压成形新方法。开展非均匀温度场和复杂应力场作用下的镁合金管材塑性失稳和摩擦行为研究，揭示温度场和应力场对镁合金热态内压成形影响规律；分析镁合金热态内压成形组织演变，揭示管材原始组织与构件最终性能的内在规律。创新之处在于采用可控非均匀温度场调整变形顺序和变形程度，并采用应变强化和应变速率强化耦合的"双硬化"粘塑性本构方程，分析非均匀温度场的管材成形过程。提高镁合金热态内压成形极限和壁厚均匀性，探索改善成形件组织性能的途径，为镁合金轻量化构件在汽车、航空和航天等领域的应用奠定技术基础。

针对镁合金管材热态内压成形存在的壁厚不均、膨胀率低等问题，本项目提出了利用温度差控制变形的差温热态内压成形新方法。按计划完成了三个方面的研究工作：1）研究了非均匀温度场和复杂应力场作用下镁合金管材塑性失稳行为。首先研制了差温热态气压成形装置，突破了气体压力介质增压、传输和压力控制关键技术，实现了气体压力和轴向位移的闭环伺服控制；通过感应加热和冷却系统，实现了轴向温度梯度控制。采用三维实体单元建立了镁合金管材变径管成形的热力耦合有限元模型，研究了非均匀温度场内压和轴压双轴载荷作用下的镁合金管材塑性失稳行为，建立了起皱临界应力条件，揭示了起皱顺序发生机制及其对成形极限的影响规律。2）研究了差温热态内压成形塑性变形及壁厚分布规律。建立了镁合金管材热态摩擦行为测试装置，揭示了内压和温度对摩擦因数的影响规律；并研究了不同温度梯度、不同加载曲线对变径管差温热态内压成形的塑性变形过程的影响，实现了屈服条件调控，揭示了变径管成形壁厚分布规律，给出了变径管成形的合理预成形形状。3）研究了镁合金热态内压成形组织演变及双硬化粘塑性本构方程。在覆盖差温成形的全温度范围和应变速率范围内，测试了镁合金管材的流动应力应变曲线，给出应变硬化指数和应变速率硬化指数，建立了双硬化粘塑性本构方程；对差温热态内压成形前后管坯不同部位微观组织演变进行了测试分析，揭示了差温热态内压成形中的组织演变规律。