Ag-Cu金屬復(fù)合材料軋制變形研究及有限元模擬.pdf

1、本論文選取重慶川儀金屬功能材料分公司生產(chǎn)用AgCu4Ni0.5/Cu復(fù)合材料,進(jìn)行不同變形量的精軋實(shí)驗(yàn),對軋制后試樣進(jìn)行電子背散射衍射實(shí)驗(yàn)和尺寸、硬度測量,對精軋過程進(jìn)行有限元理論分析和數(shù)值模擬。通過以上實(shí)驗(yàn)方法,研究軋制對材料中微觀織構(gòu)分布、晶界微取向、晶粒大小及分布、軋件尺寸、硬度等的影響,研究軋制過程中的軋件變形,為生產(chǎn)現(xiàn)場提供理論依據(jù),以期更加系統(tǒng)地控制軋制過程。
　　具體研究內(nèi)容和研究成果有以下幾個方面:
　　1、

2、本文對顯式動力學(xué)有限元方程及理論進(jìn)行了分析,同時分析了大變形有限元問題求解控制及注意事項(xiàng)。結(jié)合LS-DYNA的lsdyna970求解器,討論了幾個關(guān)系到精確求解的內(nèi)容,并提出了可行的求解控制方法;這在第四章相關(guān)的有限元上機(jī)實(shí)踐操作中被證明是切實(shí)有效的。
　　2、在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,應(yīng)用大型有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA,采用彈塑性有限元法對 Ag/Cu復(fù)合材料精軋過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,研究了壓下量、張力對軋件與軋輥間接

3、觸力、軋件變形、應(yīng)變狀態(tài)等的影響。結(jié)果表明,
　　1)、壓下量增加對尾部端面變形突出量增加的影響比對頭部端面的更大。
　　2)、隨軋制變形量的增加,軋件尾部的Ag層與Cu層間的塑性應(yīng)變差值比頭部的更明顯,所占區(qū)域也有所增加;塑性應(yīng)變的不均勻程度加劇。
　　3)、在軋制力-時間曲線上,前期有突起峰值,軋制壓力在中間大部分區(qū)域基本穩(wěn)定,然后到后期再次出現(xiàn)峰值并突降(呈凹型分布)。
　　4)、合理的壓下量對軋件端面形狀

4、的控制是有利的。在44％以下的壓下量時,軋制壓力相對穩(wěn)定,有利于對軋件形狀的控制。
　　5)、增加前、后張力都使軋件邊部的橫向流動減小,從而增加厚向變形,使變形均勻。
　　6)、單獨(dú)改變后張力比單獨(dú)改變前張力的影響效果大,但不如前后張力同時變化時的影響效果明顯。
　　7)、在生產(chǎn)中,為了促進(jìn)軋件均勻變形,并減小軋制力,建議在設(shè)備允許的情況下優(yōu)先采用大張力軋制工藝,以利于改善和保持軋件形狀。
　　3、對模擬計算與軋

5、制實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了軋件尺寸對比驗(yàn)證,確定了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。20%、33%和44%壓下量的情況下,無論是軋件的總厚度還是復(fù)層厚度,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差是很小的。其總厚度的相對誤差不超過6.7%。各種變形量軋后厚比的值都與原始厚比十分接近,且實(shí)驗(yàn)與模擬的結(jié)果相對誤差也在4%以內(nèi)。因此軋后厚比對控制軋件厚度及形狀,合理制定厚度比,節(jié)約復(fù)層的貴金屬有重要的指導(dǎo)意義。同時,從軋制后軋件的顯微硬度-變形量關(guān)系出發(fā),得出與模擬中雙線性硬化模型材料

6、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系之間很好吻合的特點(diǎn)。
　　4、利用電子背散射衍射實(shí)驗(yàn)考察熱軋復(fù)合后,最后一個道次精軋變形的不同變形量對Ag/Cu復(fù)合材料中晶粒大小及分布、微觀織構(gòu)分布、晶界微取向的影響。
　　1)、軋制變形使復(fù)合材料基層和復(fù)層的晶粒細(xì)化。隨著變形量的增加,最小晶粒的數(shù)量和比例增多,最大晶粒的尺寸則變小。
　　2)、本論文精軋試樣的形變織構(gòu)符合銅式冷軋織構(gòu)的特征,主要由C-{112}<111>、S-{123}<634>、B