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(chē)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)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(guò)程中加工成品率較低，在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生邊裂，導(dǎo)致鎂合金板材價(jià)格偏高，從而限制了鎂合金板材的擴(kuò)大應(yīng)用。為此，開(kāi)展鎂合金板材軋制工藝及塑性變形模擬研究對(duì)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(jià)值和學(xué)術(shù)意義。
　　本文以AZ31鎂合金為

2、研究對(duì)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(duì)AZ31鎂合金的熱變形行為以及熱軋過(guò)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(duì)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(shí)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(guò)程分為加工硬化、過(guò)渡、軟化和穩(wěn)態(tài)流變四個(gè)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(lái)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(duì)其熱變形過(guò)程中的組織演變規(guī)律進(jìn)行分析，同時(shí)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(duì)鎂合金板材軋制

4、過(guò)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(guò)程中板材的左右兩側(cè)應(yīng)力集中，同時(shí)軋件的頭、尾部分寬展量比較大，也得到了溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)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?jiān)囼?yàn)，采用楔形樣和梯形樣軋板研究了壓下量與板材寬度對(duì)AZ31鎂合金組織和性能的影響；通過(guò)長(zhǎng)方形軋板研究了軋制溫度以及單道次壓下量對(duì)組織和性能的影響，