镁合金板材轧制边裂的预测和流变-损伤分析(英文)

研究镁合金板材轧制过程中的温度变化、边裂和轧制力,建立热-力-损伤耦合有限元模型。采用楔形试样研究压下量对温度、损伤和轧制力的影响。结果表明:随着压下量的增加,轧制力增大,镁板的温度降低;当压下量大于51.6%时,发生边裂,此时损伤值大于0.49;镁板轧制中的塑性?损伤是空洞发展、剪切变形和应变积累综合作用的结果。     

轧制温度对AZ31B镁合金薄带轧制的边裂及显微组织的影响

在不同轧制温度对AZ31B镁合金薄板进行了温轧,对不同厚度板带的边裂和显微组织进行了观察和分析。通过轧制试验研究了轧制温度对AZ31B镁合金薄带的边裂和显微组织的影响。结果表明:镁合金薄板温轧边裂是由剪切变形引起的。随着轧制温度的升高,裂纹的深度和间隔都大幅度减小,孪晶数量减少,晶粒尺寸增大。在220℃轧制能够有效抑制边裂的产生,并得到较为理想的晶粒组织。     

AZ31镁合金板带轧制的边部裂纹特点及其演变

镁合金板带材在轧制过程中容易产生边裂等缺陷。对薄带材轧制,边裂不仅将增加切边、降低成材率,更不利的是边裂在后续轧制道次扩展,容易引起断带,造成连续轧制中断,破坏生产过程的连续性。结合AZ31镁合金薄板的轧制试验,跟踪记录,总结了轧制过程中产生的边裂的形态,分析了其特点;设计了预制裂纹的镁合金板材试件,通过轧制试验研究了不同宽度板材的裂纹、不同形状的裂纹和裂纹圆弧化处理后,在轧制过程中的扩展和演变规律,为抑制和控制边裂的产生与扩展,生产无边裂缺陷的镁合金薄板带材提供依据。     

AZ31镁合金板材等径角轧制变形规律研究

对等径角轧制过程中AZ31镁合金板材的应力应变状态进行了分析,采用有限元对不同通道间隙下板材的应变状态进行了模拟,研究了不同通道间隙下镁合金板材晶粒取向的演变规律及其对晶粒取向的影响。结果表明,在等径角轧制过程中,板材在模具转角处受到剪应力和压应力的作用;随通道间隙的增加,板材的变形由剪切变形演变为剪切+弯曲变形,甚至弯曲变形;由于剪应力的作用,AZ31镁合金板材的晶粒取向由普通轧制所形成的基面取向转变为等径角轧制后的非基面取向,随着剪切变形量的减小,基面沿轧制方向的偏转角度也逐渐减小。     

变厚度轧制对AZ31镁合金板材边部损伤影响分析

基于变厚度轧制工艺理论,利用DEFORM-3D软件对AZ31镁合金板材轧制边部损伤行为进行分析。设定轧制温度为350℃,轧辊转速为20 r/min,先对3组试样进行压下量分别为板厚的37.5%,75%和112.5%立轧预变形;随后进行小压下量多道次或大压下量单道次的平辊轧制。结果表明:对镁合金板采用变厚度轧制工艺能显著减少其边部损伤;立辊侧压量为37.5%时效果最好,其最大损伤因子为0.35;变厚度轧制工艺更适用于大压下轧制,当立辊侧压量为75%,平辊压下量为49%时最大损伤因子最小,仅为0.126;侧压量的取值与板厚有关。     

铝合金板材同步/异步轧制变形行为有限元分析

铝合金异步轧制过程中应变演化历程以及该工艺引进的强烈附加剪切应变在轧制变形区内的变化规律细节研究还不充分。建立了不同异速比i下的铝合金板材轧制有限元模型,基于轧板在异步轧制变形区内应变历程计算,对剪切应变、沿轧制方向应变及等效应变进行了分析。结果表明,附加剪切应变在中性点前后存在正负剪切效应,异步轧制引进的总剪切应变γ是正剪切γ+和负剪切γ-的绝对值之和;另外,得到了异速比(同步轧制i=1)对轧板搓轧区宽度、剪切应变历程和等效应变沿厚度分布趋势的影响规律。     

AZ31镁合金中厚板轧制温度场的数值模拟与实验验证

通过数值模拟分析了AZ31镁合金中厚板在轧制变形区的温度分布，建立了轧后镁板平均温度关于轧辊温度、轧制速度、轧制压下量、板材厚度的经验公式，并辅以相应的实验验证。结果表明：当镁板较薄、轧制速度较小时，镁板中心层的塑性变形热在轧制变形区向表层传递，中心层的温升不能代表镁板塑形变形产生的温升；轧后镁板的平均温度与轧辊温度、轧制速度、轧制压下量正相关，与板材厚度反相关；轧后镁板平均温度的计算值与实验值的最大相对误差为8.34%，平均相对误差为7.4%，经验公式能很好的预测轧后镁板的平均温度。经验公式的提出，利于实现“AZ31镁合金板材的等温轧制”控制；对镁合金轧制工艺制度的合理制定以及后续轧制设备的选择有重要指导意义。     

轧制温度和轧制方式对镁铝复合板组织性能的影响

采用六辊轧机在不同轧制温度和轧制方式下制备了镁铝复合板,并对轧后试样进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明,镁铝复合板的结合强度随轧制温度的升高先升高后降低,在350℃时,复合板结合强度达到峰值。不对称轧制搓轧区有剪切变形,复合界面上的变形更为剧烈,并对基体材料AZ31镁合金的晶粒细化与均匀性有着明显的作用,板材边部的晶粒不仅被压扁而且还会被拉长呈现长条状。在确定的最佳轧制工艺350℃进行不对称轧制,制备的镁铝复合板屈服强度可达153MPa,抗拉强度达230MPa。     

AZ31B镁合金轧制板材室温动态拉伸的SEM观察

利用动态拉伸台和扫描电镜(SEM)对AZ31B镁合金轧制板材进行了动态拉伸的微观形貌观察。试验证明,材料宏观织构和显微组织都会对镁合金轧制板材的室温拉伸性能产生影响;在轧制镁合金拉伸变形时滑移和孪生同时存在;裂纹的产生和扩展具有明显的方向性。轧制组织中大量的变形孪晶与应力方向的位向关系,是轧向和横向上裂纹产生及扩展机制产生较大差异的主要原因。     

蛇形热轧中轧制参数对7075铝合金厚板变形分布的影响

介绍了蛇形轧制的实现方式。运用数值模拟方法,在Deform 3D上分析单道次轧制过程中蛇形轧制和对称轧制7075铝合金厚板的流动速度及应力应变分布情况,分析异速比、上下轧辊错位量和压下量对蛇形轧制变形区内轧板等效应变和剪切应变的影响规律。结果表明：蛇形轧制中,由于下辊速度快,轧板下层金属流动比上层快,蛇形轧制中轧板下层等效变形大于上层,且随着异速比的增大,上下层金属变形差距增大;对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0,蛇形轧制中由于有“搓轧区”的存在,厚板心部的剪切应变远大于对称轧制的,且随着异速比的增加和错位量的增加,轧板心部的剪切变形增大。这种附加的剪切变形有利于使变形向厚板心部渗透,从而改善厚板高向变形的不均匀性。     

异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能研究

文章主要对异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能进行了研究,以探讨提高镁合金板材冲压性能的途径。结果表明,异步轧制有利于板材的晶粒细化,其晶粒尺寸约为7.6μm,明显小于普通轧制板材的12.5μm;而由于异步轧制过程中剪切变形的作用,异步轧制使板材的(0002)基面晶粒取向减弱;与普通轧制相比,异步轧制板材的应变硬化能力增加,屈服强度降低,制耳参数减小,但塑性应变比也降低,这可归因于异步轧制所导致的晶粒细化和晶粒取向的改变。     

镁合金热连轧过程数值模拟

针对镁合金热连轧过程中已发生边裂的问题,采用ANSYS变形热力耦合数值分析法,对 AZ31镁合金板在350℃、0．5 m·s-1轧制速度下的三道次连轧过程进行了有限元模拟,并应用LS-DYNA后处理器对轧制过程中镁板不同部位的温度、应力分别进行了分析,并对模拟结果进行实验验证。研究结果表明：热连轧过程中,首道次镁板温降值较大,而且不同位置的温降幅值不同;此外,轧制过程中镁板边部中心层应力始终大于中部表层应力值。轧制过程中温度的不均匀变化以及边部应力集中使得镁合金在热连轧过程中易于发生边裂。     

镁合金超塑性变形的损伤演化效应

研究了AZ31B镁合金板材超塑性变形时的空洞损伤,对拉伸试样在超塑性变形各阶段轴剖面的空洞进行了观察,通过对空洞演化的分析建立了空洞体积分数与变形程度的定量关系,并推导出基于微损伤演化规律及统计细观损伤力学的损伤演化方程,通过试验得到适用于AZ31B镁合金板材超塑性变形损伤演化的特征参数C1、C2和损伤变量临界值DC.     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的变形组织及形变特征

在变形温度为150～400 ℃、应变速率为0.3～0.000 3 s~(-1)条件下,在Gleeble1500热模拟机上采用等温拉伸试验对AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的高温塑性及组织演变进行研究.结果表明:两种AZ31镁合金板的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增大.铸轧板的应变硬化指数和应变速率敏感系数均大于常规轧制板的.在高温低应变速率变形条件下,铸轧板的晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板的.低应变速率下拉伸变形后的动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加;不同变形条件下铸轧板的晶粒尺寸均小于常规轧制板的;再结晶晶粒尺寸和Z参数呈幂律关系.     

AZ31镁合金热轧边裂预判模型研究

采用等压法,通过等温热压缩实验获得了AZ31镁合金变形温度和应变速率分别在473~673 K和0.005~5 s-1条件下对临界断裂应变的影响规律,以及Zener-Hollomon表达式,据此针对AZ31建立了临界断裂应变与变形温度和应变速率间的基本模型;在此基础上,基于镁合金轧制边裂的基本机理,引入CockcroftLatham断裂准则,建立了含有材料变形激活能和基本轧制工艺参数的AZ31镁合金轧制边裂预判模型;并通过相同条件下有限元模拟和热轧试验分别得到沿板宽方向损伤值和边部裂纹深度,以此对所建立的边裂预判模型进行验证,结果显示所建立边裂预判模型的预测值和实测值平均误差为11.3%。     

Effect of the width on AZ31 sheet rolling

A pyramid sheet has been used in experiments and three-dimensional finite element simulation to study the edge cracks and effects of width on AZ31 sheet under rolling.Results show that the edge cracks of Mg sheet comply with the Normalized Crockroft & Latham theory.It can be predicted by D=-0.124+0.09X -0.008X2,if D ≥ 0,the edge cracks occur.The sheet shearing deformation at the edge brings about cracks.The strain rate changes periodically with different X.With initial width increases,the recrystallized gra...     

AZ31B镁合金中厚板轧制热力耦合场数学模型

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了宽范围变形条件下的热压缩试验,拟合热压缩试验数据,针对镁合金应变软化特性建立了一种新的热力本构模型;依托于Deform-3D对镁板的实际热轧过程进行了热力仿真分析,依据轧制理论假设、宏观连续介质力学以及热力学原理,采用数学解析的方法建立了镁板热轧制区域中的应变、应变速率值分布模型以及三维温度场、应力场数学模型。研究结果表明:新建的热力本构模型预测精度较高,平均相对误差为5.1%;建立的轧制变形区域中的应变、应变速率值分布模型,温度场数学模型以及热力耦合场数学模型不仅形式简单易于为生产利用,更能精确表征中厚规格镁板热轧制过程中的热-力耦合变形机制。