雙輥鑄軋鎂合金薄帶過程數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、由于鎂合金具有輕質(zhì)、抗震、高阻尼性、高導(dǎo)熱性、抗電磁干擾和易于回收利用等優(yōu)異性能，被看作21世紀(jì)最具潛力的結(jié)構(gòu)材料之一，在國防、航空航天、3C產(chǎn)品、以及汽車工業(yè)得到了廣泛地應(yīng)用。許多國家已經(jīng)將鎂合金新材料和新工藝的研究和開發(fā)視為新世紀(jì)的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略選擇。
　　 鎂合金薄帶大量應(yīng)用于交通工具及3C產(chǎn)品外殼。但由于鎂為密排六方結(jié)構(gòu)，使得鎂合金板帶在常溫下難以加工成形。常規(guī)鎂合金薄帶的制備主要通過熱軋方法獲得，制備工藝復(fù)雜、成材率低，

2、嚴(yán)重制約了鎂合金薄帶的大量應(yīng)用。雙輥鑄軋法是一種很有潛力的直接生產(chǎn)鎂合金薄帶的方法，該技術(shù)具有短流程、低能耗及節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)。但影響雙輥鑄軋工藝過程穩(wěn)定性的因素很多，單純通過實(shí)驗(yàn)方法尋找合理工藝參數(shù)很困難，采用數(shù)值模擬可以在較短的時(shí)間里花費(fèi)較少的費(fèi)用得出有意義的結(jié)果以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效地指導(dǎo)。本文應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件，對(duì)AZ31鎂合金薄帶鑄軋凝固過程進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)室的雙輥鑄軋機(jī)上進(jìn)行了AZ31鎂合金薄帶鑄軋實(shí)

3、驗(yàn)，結(jié)論如下：
　　 1)隨著澆注溫度的升高，熔池內(nèi)的流動(dòng)趨勢(shì)差別不大，凝固終了點(diǎn)向出口移動(dòng)，出口處薄帶表面溫度和中心溫度升高。
　　 2)隨著鑄軋速度的提高，凝固終了點(diǎn)向出口移動(dòng)，鑄帶厚度變薄，出口處薄帶表面和中心溫度升高。當(dāng)鑄軋速度設(shè)在18～20m/min之間，澆注溫度為923K(650℃)，水口角度為85°時(shí)，出口處薄帶沿寬度方向上的表面溫度差和中心溫度差最小。
　　 3)在實(shí)驗(yàn)室雙輥鑄軋機(jī)上成功制備出了寬

4、250mm，厚1.3～2.0mm的AZ31鎂合金薄帶，并初步獲得了合理的工藝參數(shù)。即澆注溫度為650～655℃，鑄軋速度為18～20m/min，輥縫為1.0～1.5mm。通過實(shí)驗(yàn)中某些工藝參數(shù)的檢測(cè)值(如澆注溫度和鑄軋速度)與數(shù)值模擬計(jì)算值的比較，初步驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　 4)在合適工藝條件下，鑄軋AZ31鎂合金薄帶顯微組織為細(xì)小等軸晶，平均晶粒尺寸為20～30μm，有的已經(jīng)達(dá)到10μm左右；鑄軋AZ31鎂合