AZ31鎂合金超塑性組成律及吹製成型之FEM模擬

曾世聰 ； 胡宣德

《結構工程》 28卷3期 (2013/09) Pp. 94-110

https://doi.org/10.6849/SE.201309_28(3).0005

摘要

在顧及環保與降低能源消耗的產業中，鎂合金迷人的低比重、高比強度（強度／重量）、高比勁度（勁度／重量）、高阻尼、優良的鑄造性能之特性，使它具有相當不錯的應用前景。其先天低溫脆性的問題可利用溫度提高及控制拉伸速度予以克服，使AZ31鎂合金具超塑性性能，此性能結合製程技術將有益於工業化生產、應用。但在此之前，一個實用的材料組成律配合以固體力學理論基礎完整的模擬其巨觀的應力－應變歷程有其必要性。本文以曲線擬合的方法，分析AZ31B-H24鎂合金材料在400°C溫度下，拉伸應變率區間ε=2×10^5～1×10^(-2)(s^(-1))之單軸試驗應力－應變關係曲線，找出一個以應變、應變率為函數的應力流方程式之組成律模型，並將此模型摻入有限元素法（FEM）建構一合理的數值分析模式，模擬上述的單軸拉伸試驗，先行驗證組成律之可靠性後；再以此FEM分析模式模擬此材料吹製成型之雙軸拉伸變形試驗，驗證其對超塑性成型數值分析之實用性。分析結果顯示，不論是單軸拉伸試驗驗證，抑或是吹製成型試驗模擬，FEM數值分析與二種試驗的結果都具有相當不錯的吻合性，顯示出本文所提出的組成律公式及FEM數值分析模式具備相當的可靠性及實用性，可作為日後不論在應用數值分析或解析理論的研究，抑或供予超塑性成型工業針對製程改良、力學分析、破壞預測等，提供一個實用的參考。