郑兴伟，赵宗，汪伟，殷浩浩

（1.上海海洋大学 工程学院，上海 201306；2.东华大学 理学院，上海 201620）

轻量化设计正成为汽车、高速列车、飞机等运输系统降低油耗和废气排放的有效解决方案[1—3]。镁合金具有密度低、比强度高、铸造性好、可加工性好等优良特性[1]。采用镁合金替代上述领域的铝合金或钢结构件，可以有效实现减重。无缝管材是运输系统中一个重要而广泛应用的部件，开发低成本、高强度和耐腐蚀的镁合金管材，替换交通运输系统中传统的钢铁和铝合金无缝管材具有十分重要的意义。

由于镁合金无缝管材的应用潜力较大，无缝管材的制备技术是镁合金研究领域的一个热点。近些年该领域也取得了较大进步，一些高质量的AZ31，AZ61，AZ80 和ZK60 镁合金管材制备工艺已经被成功开发[4—5]，同时针对相应镁合金管材制备过程的有限元仿真也开展了大量研究[6—7]。截至目前为止，针对稀土镁合金无缝管材制备过程的有限元仿真相关报道却很少涉及。文中以新型 Mg-3%Nd-0.4%Zn-1%Zr（NZ30K）合金的无缝管材制备过程为研究对象，系统开展模具结构优化和正反挤压过程的有限元研究，为该镁合金的无缝管材制备提供技术基础。

1 无缝管材挤压过程有限元仿真方法和模型

1.1 正挤压和反挤压的有限元模型

在实际实验过程中，正反挤压的凸模及凹模都采用耐热高强度的模具钢制造，图1 和图2 分别为正反挤压示意图。文中所采用的挤压温度在300～500 ℃之间，因此可以认为凸模及凹模为刚性体，建模过程将凸模以及凹模简化成两条刚性的线（不可变形），可以在保证精度的前提下简化模型和节约计算时间；……