AZ31鎂合金板材軋制過程的有限元模擬與工藝研究.pdf

1、自二十世紀(jì)九十年代初以來，日益緊迫的能源和環(huán)保問題極大地刺激了鎂合金的發(fā)展，全球范圍內(nèi)對鎂合金的需求呈現(xiàn)強(qiáng)勁、持續(xù)的增長趨勢，對鎂的研究重點(diǎn)正逐漸轉(zhuǎn)向變形鎂合金。特別是變形鎂合金板材以其優(yōu)異的綜合性能而展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，高性能、低成本變形鎂合金板材的研制已經(jīng)成為鎂合金研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。但由于受自身晶體結(jié)構(gòu)的限制，鎂合金板材的軋制成形較困難。本論文采用有限元模擬與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，并通過金相顯微組織觀察、斷口掃描分析和室溫拉伸試驗(yàn)等

2、手段，較系統(tǒng)地研究了AZ31鎂合金板材的軋制變形規(guī)律，分析了軋制過程中板材內(nèi)的溫度場、等效應(yīng)力場和等效應(yīng)變場，研究了軋制溫度和道次變形量對板材組織性能的影響，優(yōu)化了AZ31鎂合金板材軋制工藝。論文研究結(jié)果表明：
　　 AZ31鎂合金在軋制時存在明顯的溫度效應(yīng)，并且隨著軋制溫度的降低和道次變形量的增大溫度效應(yīng)加劇；沿板厚方向，中心層的溫度最高而表層溫度最低；隨著道次變形量的增大，板料各層之間的溫度差異也隨之增加。等效應(yīng)力隨道次變形

3、量的增大呈現(xiàn)出先增后減的復(fù)雜規(guī)律；隨著軋制溫度的升高，等效應(yīng)力顯著降低；在整個軋制溫度和道次變形量范圍內(nèi)，沿板料厚度方向的等效應(yīng)力分布都較為均勻。在模擬溫度范圍內(nèi)，軋制溫度對等效應(yīng)變的影響不大；當(dāng)板料初始厚度為3～10mm時，在20％～60％的范圍內(nèi)增大道次變形量，不僅能獲得大的等效應(yīng)變，而且板料內(nèi)的等效應(yīng)變分布非常均勻。
　　 在250～400℃的軋制溫度范圍內(nèi)，極限變形量隨軋制溫度的升高而增大；當(dāng)軋制溫度為250℃、300℃

4、、350℃和400℃時，極限變形量分別為24.5％、32.3％、67.8％和70％以上。增大道次變形量能促進(jìn)板材的晶粒細(xì)化，但道次變形量達(dá)到50％以后，細(xì)晶粒呈帶狀分布而使組織不均勻性明顯提高；在350℃下以40％的道次變形量軋制變形時，板材具有細(xì)小均勻的晶粒組織。AZ31鎂合金板材的優(yōu)化軋制工藝為：軋制溫度350℃，道次變形量40％；采用優(yōu)化工藝制備的AZ31鎂合金板材具有較好的室溫綜合力學(xué)性能，沿RD和TD方向的屈服強(qiáng)度分別為220