退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织与性能的影响

研究退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织、界面结构与结合强度、力学性能以及电学性能的影响。结果表明:铜包覆层在300℃开始再结晶,400℃时再结晶完成;芯部铝靠近铜包覆层的剧烈变形区在200℃完成再结晶;而在中心部位,粗晶区在250℃时已开始再结晶,400℃时再结晶完成。铜包铝复合扁排的抗拉强度和伸长率在300℃以下退火时变化较小,在300℃以上退火时变化显著。随着退火温度的增加,界面结合强度先增大后减少。在250℃及以下温度退火时,界面处无明显金属间化合物相生成,因此,在此温度范围内,界面结合强度随着退火温度的升高而升高;退火温度在300~400℃时,界面处有金属间化合物相生成,且随温度升高,界面厚度由约1μm增大到约4μm,界面结合强度由54.0 MPa逐渐降低到25.8 MPa。铜包铝复合扁排的电阻率主要受基体金属组织状态的影响,随着退火温度的升高,铜包铝扁排的电阻率逐渐降低;在本实验条件下,当界面处金属间化合物层的厚度不大于4μm时,金属间化合物层对电阻率的影响不明显。     

矩形断面铜包铝轧制成形有限元数值模拟

采用有限元数值模拟方法,研究了矩形断面铜包铝复合铸坯轧制成形铜包铝扁排时的金属变形和流动规律,以及工艺参数对宽展率和铜层厚度比的影响。结果表明,变形区宽面铜层在压下方向主要为压应力状态,而在轧制方向主要为拉应力状态。变形区窄面铜层在压下方向主要为压应力状态,但存在局部拉应力区,在轧制方向主要为拉应力状态。窄面铜层的双向拉应力是导致该位置易发生开裂的主要原因。在所研究的轧制工艺参数中,单道次相对压下率对轧制宽展率和铜层厚度比的影响最大,而采用较大的轧辊直径不仅可以获得较大宽展,而且对铜层厚度比的影响较小,因而铜包铝复合棒坯轧制时,宜采用较大的轧辊直径,并合理控制轧制的道次压下率。通过实验验证,数值模拟的计算精度可满足工程要求。     

粗轧变形区温度场实验及仿真

轧制变形区温度场的分布是轧制力及轧件微观结构预测的重要参数之一。采用实验和有限元的方法研究了铝板热轧过程,侧重轧件变形区温度的分布,并对变形区接触热传递系数的分布规律进行了分析;以此作为轧辊轧件间传热模型,建立了实验轧制的数学模型。结果表明,轧件在轧制变形区存在较大的温度梯度,并且与实验结果吻合较好。     

铜包铝复合扁线轧制变形行为的数值模拟与实验研究

采用三维刚塑性有限元法,研究铜包铝复合线材由圆断面到扁断面的平辊轧制变形行为及其对主要工艺参数的影响,并对模拟结果进行实验验证.结果表明:铜包铝圆线平辊轧制的宽展率和伸长率与压下率之间存在线性关系;当压下率为17.4%和29.4%时,摩擦因数对铜包铝扁线宽展率的影响很小;当压下率为43%时,随摩擦因数的增加宽展率增大;轧辊直径增大,扁线宽展率呈增大趋势,铜层分布的均匀性提高,但影响较小;在总压下率一定时,采用尽可能少的压下道次可使扁线获得更大的宽展率和更均匀的铜层分布;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性.     

Ti-811合金棒材热连轧过程有限元数值模拟及验证

采用有限元法对Ti-811合金棒材热连轧过程进行数值模拟，分析变形过程中轧件应力场、应变场和温度场的数值以及分布规律，并基于数值模拟结果进行轧制验证，为制定Ti-811合金棒材轧制工艺提供指导。结果表明：模拟连续轧制过程中轧件的最大应力位于与轧辊接触的表面，且由边部到心部逐渐降低；随着轧制道次的增加，应力值逐渐下降、应变量逐渐增大；轧件在各道次的变形过程中表层和心部存在差异，心部变形量大于边部变形量；轧件与轧辊接触的表面层有明显温降，当轧件脱离轧辊后表面层温度逐渐回升，轧制结束后表面层温度回升至初始温度，但心部因变形热积聚温度略有升高，最大温升值达到14℃。基于数值模拟结果在热连轧机组上进行轧制验证，所轧制的Ti-811合金棒材外形尺寸良好，且组织与力学性能满足GJB 9567—2018《叶片用TA11和TC6钛合金棒材规范》要求。     

铜包铝复合棒材平辊轧制宽展变形行为

对铜包铝复合棒材平辊冷轧时的金属流动进行数值模拟和实验研究.结果表明:由圆断面至扁断面的第一道次平辊轧制中侧边以变形宽展为主;在后续道次的平辊轧制过程中,滑动宽展的影响增大,侧边变形宽展的影响减小;当压下率为13.3%～26.7%时,摩擦因数对铜包铝棒材宽展率的影响较小,而当压下率大于33.3%时,摩擦因数对宽展的影响增大;铜包铝复合棒材的最大轧制压力在轧制入口端,断面上存在一条"X"状的等效应变带.实验结果与有限元分析结果具有良好的一致性.采用合适的轧制工艺,可获得铜包覆层分布均匀、铜铝复合界面无裂纹和分层、表面质量好的扁排.     

行星斜轧中轧辊与轧件的几何关系分析

利用行星斜轧轧件变形区微分几何模型和对行星斜轧中轧辊与轧件表面数值分析,结合轧制实际情况,研究了轧件的形状、轧辊与轧件的接触线、轧辊干涉及其检验,并给出了三辊行星轧机中的实例分析。     

冷斜轧磷铜球温度场的数值模拟

冷斜轧铜球的关键在于铜坯料在轧制的过程中是否有足够的塑性顺利成形,而温度是影响铜坯料塑性的重要因素之一,可是传统的方法无法测量轧件内部的温度场.本文通过大变形分析软件DEFORM-3D对轧制过程中轧件的温度场进行了模拟分析,得出轧件的连接颈温度高于其它部分,连接颈与轧辊的凸棱顶部接触处温度最高,中心点温度最低,连接颈表面的温度升降交替总体上升,连接颈中心温度开始无变化然后逐渐上升.     

热辊轧制AZ31镁合金带材过程变形规律研究

本文利用有限元软件DEFORM分析了初始厚度、轧辊温度、压下率及轧制速度对热辊轧制AZ31镁合金冷带材过程接触压力、速度、等效应力、等效应变及等效应变速率分布规律。结果表明：热辊对轧件起到了显著加热作用,轧件温度明显升高,表面与心部温差先增加后减小。接触压力在刚端与塑性交界面急剧增加然后降低,进入塑性变形区再次增加至前滑区降低,从入口端到出口端速度和等效应变呈近似S型增加,等效应力和等效应变速率整体变化趋势是先增加后降低。稳态轧制力随初始厚度、压下率和轧辊温度变化呈近似线性变化,随轧制速度增加呈指数增加。初始厚度增加加大了表面和心部变形速度差及等效应变和应变速率的不均匀分布。相比压下率较小时的压缩变形,随着压下率增加剪切变形量增大,且轧辊热量更易传递至心部,变形更均匀。当轧制速度较大时,表面和心部等效应力、等效应变与等效应变速率差值显著增加,不利于均匀性变形。     

对圆形线材轧扁过程中轧制力公式的研究

扁钢丝应用越来越广泛,国内外对其轧制力公式鲜有研究。本文从轧件变形率、轧件与轧辊的接触面积两方面对斯通公式进行优化,使其适用于圆形截面的线材扁平化轧制。将斯通公式中用高度压下表示的变形率ε改为ε'轧件横截面积表示的变形率,并拟合出ε'与ε的非线性方程;对轧件与轧辊的接触形状做了椭圆的假设并推导出了接触面积影响系数S。结合对斯通公式两方面的改进得出优化后的计算公式。对轧扁过程进行了数值模拟和实验测定,提取轧制力进行结果比较分析,得出改进后的计算公式能够很大程度的提高轧制力计算精度,这对实际工程应用有极大意义。