鎂合金板材軋制及數(shù)值模擬研究.pdf

1、變形鎂合金板材在交通工具、電子、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。軋制是鎂合金板材生產(chǎn)的主要方式，但是由于鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)為密排六方，滑移系較少，室溫下塑性變形能力差，軋制過程中加工成品率較低，在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生邊裂，導(dǎo)致鎂合金板材價格偏高，從而限制了鎂合金板材的擴(kuò)大應(yīng)用。為此，開展鎂合金板材軋制工藝及塑性變形模擬研究對提高鎂合金板材的加工效率、改善力學(xué)性能以及降低制造成本具有非常重要的工程價值和學(xué)術(shù)意義。
　　本文以AZ31鎂合金為

2、研究對象，結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，運(yùn)用Gleeble-1500熱模擬機(jī)和Marc有限元模擬軟件，并采用金相、掃面電鏡、X射線衍射分析等手段對AZ31鎂合金的熱變形行為以及熱軋過程進(jìn)行了研究。
　　采用圓柱試樣在Gleeble-1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)上對AZ31鎂合金進(jìn)行熱壓縮變形試驗(yàn)，研究了該合金在變形溫度為200~400℃、應(yīng)變速率為0.01~10s-1條件下的熱變形行為。結(jié)果表明：AZ31鎂合金高溫壓縮時流變應(yīng)力隨流變速率

3、的降低和變形溫度的升高而減小，其熱壓縮變形過程分為加工硬化、過渡、軟化和穩(wěn)態(tài)流變四個階段；AZ31鎂合金的高溫流變行為可用包含Arrhenius項(xiàng)的Z參數(shù)來描述，建立了合金的流變應(yīng)力本構(gòu)方程；采用金相顯微鏡對其熱變形過程中的組織演變規(guī)律進(jìn)行分析，同時結(jié)合熱拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到在本試驗(yàn)條件下，AZ31鎂合金的較優(yōu)加工工藝條件是：變形溫度為350~400℃，變形速率為0.01~0.1s-1。
　　采用有限元數(shù)值模擬的方法，對鎂合金板材軋制

4、過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了等效應(yīng)力、溫度和寬展的變化，AZ31鎂合金板材軋制的極限溫度為210℃，軋制過程中板材的左右兩側(cè)應(yīng)力集中，同時軋件的頭、尾部分寬展量比較大，也得到了溫度場和應(yīng)力場隨著軋制工藝參數(shù)的變化，為鎂合金板材軋制成型技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)。
　　進(jìn)行了AZ31鎂合金熱軋試驗(yàn)，采用楔形樣和梯形樣軋板研究了壓下量與板材寬度對AZ31鎂合金組織和性能的影響；通過長方形軋板研究了軋制溫度以及單道次壓下量對組織和性能的影響，