铸态AZ31B镁合金变温轧制过程及流变应力

在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5 s-1下对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了Gleeble高温压缩实验。对不同初轧温度、不同轧制压下量下镁合金的热轧制过程进行了实验、数值模拟及损伤分析。采用动态材料模型中的计算方法计算了热加工图,用Zener-Hollomon参数法建立了单向压缩时的流变应力模型,最后综合传热学基本原理及轧制理论,建立了变温轧制过程中的流变应力模型。研究结果表明:合理分解温度范围求解单向压缩流变应力模型,有效提高了模型的预测精度;轧制前滑区和后滑区的主传热机制有所区别,考虑到轧辊对轧件的作用力主要分布在后滑区,则此区域为边裂重点研究区域;数值模拟过程中轧件边部区域的Normalized Cockcraft and Latham损伤值最大,并且随着变形温度的降低以及道次压下量的增大而增大。此现象与轧制实验结果相符,不同轧制条件下轧制流变应力模型的求解结果与数值模拟结果较吻合。     

铸态AZ31B镁合金热压缩流变应力

在Gleeble-1500热模拟机上,对铸态AZ31B镁合金在温度280℃～440℃和应变速率0.001s-1～0.1s-1条件下,研究其流变应力行为.结果表明:铸态AZ31B镁合金在高温下表现出较低的流变应力,其真应力-应变曲线表现出明显的动态再结晶特征;可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述AZ31B镁合金高温变形时的流变应力行为;获得流变应力σ解析表达式中的A、α和n值分别为7.59×109s-1、0.015MPa-1和4.91,激活能Q为141.6kJ/mol.     

铸态AZ31B镁合金变温轧制本构数学模型的建立

在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5 s-1下对圆柱试样进行了Gleeble高温压缩试验,并在不同工艺条件下进行了热轧制试验,综合优化后的峰值应变模型、峰值应力模型以及数学常用的二次曲线方程和直线方程,确定了新的变形抗力模型;分析镁板的轧制特性,建立了轧制变形区域几何模型;考虑到变形区域的宽展因素及材料特性,综合传热学基本原理及轧制理论,建立了不同轧制区域的热轧制力模型及总轧制力模型。结果表明:简化后的Sellars峰值应变模型不仅形式较为简单,而且预测精度较高;合理分解温度范围对峰值应力模型的求解,有效提高了该模型的预测精度;新建的变形抗力模型更易于实际生产的引用,并且能够精确表征宽范围变形条件下的热变形机制;轧制变形过程中轧件宽展因素不能忽略,边裂等缺陷主要产生在轧制后滑区域,热轧制力模型分后滑区和前滑区来分别建立能够更好指导镁板的轧制生产,不同轧制条件下总轧制力的求解结果与试验结果较吻合。     

铸态AZ31镁合金的超塑性性能及流变应力

通过连铸AZ31镁合金的单向拉伸实验,研究了该合金的超塑性变形性能及不同拉伸变形条件下的流变应力。结果表明,在温度为300℃~450℃,应变速率.ε为4.25×10-4s-1的情况下,连铸ZA31镁合金表现出超塑性。在温度为400℃,应变速率.ε为4.25×10-4s-1时,延伸率增加了200%,具有较好的超塑性性能。用光学显微镜观察变形前后拉伸试样的微观组织发现:试样的初始晶粒尺寸约为15μm,在变形之后颈缩区域的晶粒长大现象不是很明显,晶粒沿着变形方向有所伸长,但晶粒形状基本保持为等轴状。     

铸态AZ31B镁合金中厚板热轧制温度场数学模型

采用Gleeble1500D热/力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5s~(-1)下进行高温压缩试验,基于高精度流变应力模型,依托于刚塑性有限元分析软件针对镁板不同初轧温度、不同道次压下率以及不同轧制速度条件下的中厚板热轧制过程进行了热力耦合数值分析,利用数学解析的方法建立了不同工艺条件下镁板变形区域的温度场数学模型。结果表明,不同热轧工艺条件下轧制变形区域内温度的分布有很大区别,温度场数学模型需要划分不同工艺条件针对轧制后滑区和前滑区来分别建立;用简单数学方程来表征镁合金的传热过程,使得温度在线控制机理模型形式上更为简单,并且能够精确表征中厚规格镁板宽范围轧制条件下的传热机制。     

AZ31镁合金连续强流变轧制成形过程温度场模拟与优化

采用数值模拟与实验相结合,对AZ31镁合金连续强流变轧制成形过程温度场进行了模拟与优化.结果表明,在倾斜板表面,合金温度从浇注口到出口逐渐趋于线性降低;在横断面上,接触倾斜板一侧合金温度比上侧低,当浇注温度大于690℃时,熔体在倾斜板出口温度高于AZ31合金液相线温度,容易发生制品断裂.在轧制变形区后滑区,主要发生半固态金属变形,合金从孔型入口到出口温度逐渐降低,半固态区间随着浇注温度的升高而增长,温度等值线发生两次弯曲,表层合金温度等值线向孔型出口凸出,而中心合金温度等值线向孔型入口凸出,其弯曲程度从中性面到孔型入口越来越明显;在轧制变形区的前滑区,主要发生固态金属的变形,温度等值线发生一次弯曲,且向孔型出口凸出.在本实验条件下,较合理的浇注温度范围在670—690℃之间.     

AZ31B镁合金热拉伸流变应力研究

针对不同加工方法制备的AZ31B镁合金薄板,利用热拉伸试验机和金相显微镜对其在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究。结果表明,变形温度和变形速率对热拉伸时镁合金的流变应力有显著影响,峰值流变应力随应变速率的降低和变形温度的升高而降低。峰值流变应力随板材的厚度增加而发生变化,低温时厚度效应较为明显。退火处理对冷轧板的峰值流变应力影响较小,冷轧板可直接用于热加工成形。峰值流变应力变化规律:挤压板>热轧板>冷轧板。     

AZ61镁合金热压缩流变应力及晶粒尺寸预测

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上对AZ61镁合金进行热模拟试验,获得等温恒速单轴方向热压缩变形过程的流变应力-应变关系曲线.经过分析和计算曲线的特征值,利用线性和非线性数值回归方法建立峰值应力、峰值应变、再结晶晶粒尺寸等特征值与Zener-Hollomon参数即带温度补偿的应变速率因子Z的定量关系.流变应力的预测计算值与实测值误差在10%以内,晶粒尺寸计算值与实测值误差在5%以内.     

AZ31镁合金板温拉深流变应力行为研究

为了建立镁合金板温拉深成形的流变应力数学模型,在温度为200℃～350℃和应变速率为0.001 s^-1～0.1s^-1的条件下,对AZ31镁合金板进行拉伸实验,研究其温拉深流变应力行为.通过对Fields-Backofen方程修正分析,建立了AZ31镁合金板温拉深流变应力数学模型,在峰值应力之前,模型预测值与实测结果相比十分接近.对加入软化因子s的模型进行了计算,与修正的Fields-Backofen相比,更好的模拟了软化阶段的流变应力变化.本文研究的模型可以用于指导镁合金板成形,也为有限元分析流变应力打下基础.     

AZ31B镁合金轧制过程中的温升效应研究

本研究采用内镶测温偶原位测量的方法测定了AZ31B 镁合金在不同轧制工艺条件下的温度变化过程。结果表明：整个温度变化过程分为变形过程（0.02~0.08s）和温度均匀过程（0.8~1.2s）。这两个阶段的温升值都与压下量正相关,而与初轧温度反相关。在200℃45%压下量轧制时两温升值分别达到80℃和35℃。在此基础上建立经验公式来预测温升。变形热引起的温升效应显著影响轧板的组织和再结晶行为。     

回转角对AZ31镁合金管材冷轧成形过程的影响

回转角是三辊式冷轧无缝管材过程中的关键工艺参数,本文以冷轧AZ31镁合金管材为研究对象,通过对不同回转角下的冷轧过程进行了完整的仿真,对比分析了不同回转角在各特征变形段对等效应力、等效塑性应变及节点温度的影响规律,结果表明随着回转角的增大,等效应力、等效塑性应变以及节点温度均增大。借助元胞自动机模型以及实验等手段,通过实验与数值仿真结果对比分析,探明了晶粒在轧制过程中产生连续再结晶并细化的初步组织演变规律,获得了50°的回转角可以更好的满足工艺要求,为镁合金管材冷轧成形回转角的选择提供依据。     

超声表面滚压处理对AZ31B镁合金组织和性能的影响

目的 研究AZ31B镁合金在超声表面滚压处理后,表面微观结构、显微硬度和表面粗糙度的变化及其在拉伸试验过程中对AZ31B镁合金内部组织的影响.方法 利用超声表面滚压处理在AZ31B镁合金表面制备梯度变形层.利用X射线衍射仪、EBSD、显微硬度仪和表面粗糙度仪,分析试样表面的微观结构、显微硬度和表面粗糙度.对超声表面滚压...     

基于动态再结晶的铸态AZ31B镁合金本构方程

通过GLEEBLE压缩试验获得铸态AZ31B镁合金真应力应变曲线,本试验从真应力应变曲线出发,通过数值分析获得临界应力应变模型、饱和应力模型和稳态应力模型等多种应力模型。同时,结合位错理论和动态再结晶动力学,根据镁合金在变形过程中发生动态再结晶的临界点,将应力应变曲线分为两段,分别对以动态回复为主的曲线和以动态再结晶为主的曲线建立本构模型,分析并得出了动态再结晶分数与基于动态再结晶下的流变应力之间的变化规律。     

AZ31铸造镁合金的物相和显微组织

使用XRD、OM、SEM-EDX以及WD/ED-CMA等技术研究了AZ31铸造镁合金的物相、显微组织及主要元素分布.结果表明：AZ31铸造镁合金由α-Mg基体、共晶体以及弥散分布于晶内的细小析出相组成,是一种典型的铸造离异共晶体组织.α-Mg晶粒为粗大的等轴晶,颗粒直径约为150μm;共晶体由α-Mg与β-Mg17（AlZn）12组成,沿晶界呈不连续网状分布,β-Mg17（AlZn）12为多角形块状和片层类似粗珠光体状;元素Al、Zn主要富集在晶界上,与Mg形成β-Mg17（AlZn）12相,元素Si、Mn与Mg、Al形成Mg2Si、AlMn析出相,弥散分布于晶内,有少量Si固溶于α-Mg基体中,引起α-Mg基体的X射线衍射峰向高角度偏移,且其晶格常数有所减小.     

铸态AZ31B镁合金热压缩实验研究

研究了铸态AZ31B镁合金在温度280～440℃和应变速率10-3～10-1s-1范围内的变形规律.结果表明:铸态AZ31B镁合金在高温下表现出较低的流变应力.其真应力-真应变曲线表现出明显的动态再结晶特征.再结晶晶粒明显细化,晶粒尺寸随着温度或Z(Zener-Hollomon常数)值的下降而增大.在低应变速率下可以得到相对均匀的变形组织.     

铸态AZ31B镁合金热变形开裂准则的建立

以铸态AZ31B镁合金为研究对象,时效处理（400℃×12h）后,在Gleeble-3800热模拟机上进行了变形温度为250 450℃、应变速率为0.01 10s-1的热模拟压缩试验,通过高速摄影技术确定了合金热压缩过程中的临界开裂应变,结合有限元模拟确定了热压缩临界开裂损伤值。结果发现,经典Freudenthal准则能够很好地反映高速摄影技术和热模拟压缩试验观察到的试样表面裂纹萌生以及扩展的现象,结果与金相观察一致。因此,基于Freudenthal准则,通过引入Zener-Hollomon因子来表征镁合金热变形过程的临界开裂损伤值随变形温度和应变速率的变化,建立了适用于铸态AZ31B镁合金的热变形开裂准则。该准则很好地揭示了镁合金热变形的临界开裂损伤值与应力状态、应变、变形温度和应变速率等变形参数之间的关系,为铸态AZ31B镁合金热变形开裂预测提供了理论支撑,为该合金热加工参数的优化奠定了技术基础。     

A Flow Stress Model for AZ61 Magnesium Alloy

The flow stress behaviors of AZ61 alloy has been investigated at temperature range from 523 to 67314 with the strain rates of 0.001-1s^-1.It is found that the average activation energy, strain rate sensitive exponent and stress exponent are different at various deformation conditions changing from 143.6 to 176.3kJ/mol,0.125 to 0.167 and 6 to 8 respectively. A flow stress model for AZ61 alloy is derived by analyzing the stress data based on hot compression test.It is demonstrated that the flow stress model including strain hardening exponent and strain softening exponent is suitable to predicate the flow stress. The prediction of the flow stress of AZ61 alloy has shown to be good agreement with the test data.The maximum differences of the peak stresses calculated by the model and obtained by experiment is less than 8%.     

AZ31镁合金热轧变形的动态再结晶机制

在轧制温度603~703 K、轧制压下量20%~40%、应变速率4~16 s-1下对AZ31镁合金进行轧制变形,研究轧制压下量、应变速率和变形温度对AZ31镁合金变形组织的影响,分析了镁合金的动态再结晶机制。结果表明：应变速率和变形温度不仅影响动态再结晶进行的程度,而且能够改变再结晶的方式或形核机制。当轧制应变速率= 13.9 s-1,变形温度T=603 K时,再结晶方式为孪生动态再结晶;变形温度升高到703 K时,沿晶界有链状新晶粒出现。当变形温度T= 673 K,应变速率= 11.35 s-1时,再结晶方式以孪生动态再结晶为主;应变速率降低到= 4 s-1时,再结晶方式以旋转动态再结晶为主。