异步轧制AZ31镁合金板带的研究

通过DEFORM有限元软件模拟和实验,研究了对称轧制、同径异速与异径同速三种轧制工艺对AZ31镁合金轧制的影响,并对AZ31镁合金的边裂、等效应力、等效应变和等效应变速率进行了分析。结果表明:两种异步轧制工艺均有利于降低AZ31镁合金的轧制力和边裂;同步轧制时板材的等效应力、等效应变和等效应变速率在厚度方向上呈对称分布,而异步轧制则为不对称分布;两种异步轧制工艺对板材的等效应力、等效应变和等效应变速率也有较为明显的影响。     

异步凸度轧制对AZ31镁合金板坯损伤抑制分析

本文对边部预制凸度的AZ31镁合金板材进行异步轧制数值模拟,分析该工艺对边部损伤的抑制效应及轧制力的变化规律。在上辊与下辊速度比分别为1、1.1条件下,对温度为400℃的平板和边部预制凸度AZ31镁合金板材进行轧制。结果表明,平板轧制时板材边部受到轧制方向较大拉应力作用,异速比的增大使得拉应力峰值减小,沿板宽最大损伤值由0.281增大至0.289;同等条件下,边部预制凸度板材轧制时边部轧制方向拉应力峰值明显减小,异速比对拉应力峰值基本没有影响,沿板宽最大损伤值由0.187增大至0.197。边部预制凸度导致轧制力增大,异步轧制又能够明显降低轧制力,因此异步凸度轧制能够有效控制损伤及弱化轧制力。     

轧制路径对AZ31镁合金薄板组织性能的影响

研究了异步轧制路径对AZ31镁合金板材的金相组织和性能的影响。结果表明,以每道次轧制方向旋转180°而板正法向不变的路径轧制时,板材的金相显微组织较好,晶粒细小（约为20μm）,孪晶少,伸长率达到26%,并且板材的屈服强度、应变硬化指数较高;而按每道次板材轧制方向和板正法向均旋转180°的路径轧制时,板材的塑性应变比值最大。这说明异步轧制路径对AZ31镁合金性能的影响是比较复杂的,应该综合考虑异步轧制工艺条件的影响,通过工艺优化提高异步轧制AZ31镁合金板材的冲压成形能力。     

轧制工艺对AZ31镁合金冲压性能的影响

采用普通轧制、异步轧制、交叉轧制和等径角轧制工艺,制备了具有良好组织状态的AZ31镁合金板材,并对这几种不同轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的冲压性能进行了研究,分别考察不同轧制工艺下的镁合金板材的应变硬化指数、塑性应变比和杯突实验Erichsen值,确定不同轧制方式对镁合金冲压性能的影响。结果表明,等径角轧制所制备AZ31镁合金板材的Erichsen值最大,表现出了最优的室温成形性能。     

异步冷轧压下量对AZ31镁合金板显微组织的影响

对AZ31镁合金板进行了5%、10%、15%压下量的异步冷轧,通过金相分析研究了不同的冷轧压下量对AZ31镁合金板材截面显微组织分布的影响。结果表明:随着压下量的增加,板材组织中孪晶和形变带增加。5%和10%压下量时,AZ31镁合金冷轧板的变形主要为孪生;压下量为15%时,变形主要为孪晶和形变带。当压下量较小时,孪晶在板材厚度方向的分布存在明显的不均匀,轧面附近的孪晶比板材心部多。随着变形逐渐深入到板材内部,剪切应变在板材厚度方向上各层的分布也逐渐趋于均匀。由于是异步轧制,板材上下轧面附近剪切应变分布不同,对应显微组织中的孪晶和形变带存在差异。     

异步轧制AZ31镁合金的微观组织与室温成形性能

探讨采用小异速比多道次异步轧制技术提高AZ31镁合金板材室温成形性能的可行性,研究异步轧制板材微观组织的特点、形成机理及其与成形性能间的内在联系。结果表明:多道次异步轧制所累积的剪切应变能有效促进压缩孪晶的交互作用,细化合金晶粒组织,削弱(0002)基面的织构强度;异步轧制AZ31镁合金板材后续退火处理后的室温伸长率和Erichsen值分别可达32%和6.14mm;(0002)基面织构减弱和塑性应变比的降低是板材室温成形性能提高的根本原因。     

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。     

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。     

AZ31镁合金板材的冲压性能

通过对异步轧制后的AZ31镁合金板材在杯突试验机上进行冲压试验,以此来研究AZ31镁合金板材的冲压性能。采用热轧态AZ31镁合金板材在异步轧机上进行不同压下率轧制,采取空冷,然后对单道次异步轧制后的板材进行退火处理。对退火处理后的板材切块、打磨,在杯突试验机上进行冲压试验,测量板材的杯突值,通过拉伸试验测得冲压性能指标,对冲压性能指标数据进行分析,得出晶粒的细化有利于提高板材的冲压性能,但由于板材的屈强比、塑性应变比及制耳参数对板材的冲压成型的不利影响大于应变硬化指数的有利影响,所以板材的冲压性能降低。     

异步轧制AZ31镁合金板材的孪晶组织及织构北大核心CSCD

采用异步轧制（AR）工艺和同步轧制（NR）工艺制备了AZ31镁合金板材,分析了AZ31镁合金板材的组织性能和力学性能,研究了轧制过程中孪晶组织和织构的演变规律,以及异步轧制工艺参数对镁合金板材组织、织构和力学性能的影响。结果表明,在压下量为3％～15％的范围内,异步轧制与同步轧制板材在晶粒尺寸以及均匀性上有相似的变化趋势。在变形初期,随压下量的增加,孪晶数量不断增加,孪晶使异步轧制与同步轧制板材中晶粒取向都发生偏转,即C轴趋向于垂直于法向（ND）,从而使初始挤压板材的丝织构强度减弱;当压下量达到24％时孪晶大量减少或消失。在压下量为3％～24％的范围内,同步轧制对板材力学性能的影响并不明显,峰值应变呈交替性变化,异步轧制板材在压下量达到24％时,表现出了良好的塑性变形能力,抗拉强度达到309MPa,峰值应变达到16．3％。     

轧辊温度对AZ31镁合金热轧环件的影响

环件轧制是一种先进的近终成形技术,具有异步轧制、平辊轧制、多道次连续轧制、局部连续变形的特点。基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了轧辊温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着轧辊温度的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力、轧制力矩变化不明显。     

芯辊直径对AZ31镁合金热轧环件的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了芯辊直径对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制性能的影响。结果表明,随着芯辊直径的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力和径向轧制力矩逐渐增大,轴向轧制力矩逐渐减小。     

轧制-剪切-弯曲变形AZ31镁合金板材的表面质量缺陷与机理研究

通过分析轧制-剪切-弯曲AZ31镁合金板材的裂纹特征,并采用有限元数值模拟和金相观测,研究了不同通道间隙下AZ31镁合金板材表面质量缺陷与应力、应变、模具弯曲半径、微观组织结构的关系。结果表明:板材易在第2弯曲转角处出现非连续横向裂纹,同时模具进口平面处板材易发生连续的起皱现象;随着通道间隙的增大,模具转角处应力、应变值逐渐变小,网格畸变程度逐渐降低,同时第2弯曲转角半径的增大也有利于制备出表面质量良好的AZ31镁合金板材;由于轧制、剪切、弯曲变形的应力、应变积累过大,裂纹主要出现在剪切带相对集中、孪晶交叉较多的区域,裂纹的拓展主要在孪晶界附近。     

AZ31镁合金板材轧制-剪切-连续弯曲变形工艺有限元分析

以AZ31镁合金板材为研究对象,通过有限元数值模拟,研究了轧制-剪切-连续弯曲变形新工艺过程中板材的塑性变形行为,并分析了不同模具结构对板材剧烈塑性变形特征的影响,初步优化了模具结构参数,最后成功制备出表面质量良好的轧制-剪切-连续弯曲变形镁合金板材。结果表明,随着模具转角处内侧倒角半径和模具通道间隙的增大,等效应变等值线分布趋于复杂,引入的剪切变形应变量逐渐减小;连续弯曲变形导致板材上下表层与中性层的应变量差距进一步加剧;通过调控同一模具中不同转角处内侧圆角半径、通道间隙以及弯曲半径的数值,能实现模具不同转角处剪切变形和弯曲变形的组合,有助于控制积累的应变量,从而减小板材在变形过程中开裂的倾向。     

轧制工艺对铸轧AZ31镁合金板材组织的影响

观察了铸轧AZ31镁合金板材经不同异步比轧后试样的显微组织。结果表明,与同步轧制相比,异步轧制能显著降低AZ31镁合金的动态再结晶温度,细化晶粒,并且提高其低温轧制时的成形能力,无需中间退火处理即可制备出最终厚度为0.7 mm的镁合金薄板。同时,异步轧制能够明显减弱板材的基面织构,但其强度并不随异步比增加呈现明显的单调递减规律。     

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。     

AZ31镁合金交叉轧制塑性应变有限元模拟分析

镁合金板材的各向异性会受板材塑性应变的影响.采用交叉轧制工艺研究了镁合金板材上任一点塑性应变的变化规律.应用Deform-3D 软件,通过改变压下制度,对AZ31镁合金交叉轧制过程中的塑性应变进行了有限元模拟.研究结果表明,等道次等压下量时交叉轧制的各道次塑性应变量的差值比单向轧制的要小,说明交叉轧制工艺能够减小镁合金板材的各向异性.     

不同轧制工艺对AZ31镁合金薄板室温成形性能的影响

采用常规轧制(NR)、异步轧制(DSR)和交叉轧制(CR)3种不同工艺来获得AZ31镁合金板材并进行室温成形性能的研究。结果表明:AZ31镁合金板材的综合力学性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关。基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能。异步轧制明显降低板材基面织构强度,使板材室温冲压性能得到提高。交叉轧制使晶粒显著细化,基面织构增强,提高了板材的力学性能,却降低其冲压成形性能;同时交叉轧制可以减弱板材各向异性。研究结果为改善镁合金室温塑性与成形性能提供了理论依据和新思路。     

镁合金板材轧制润滑技术的研究进展

介绍了镁合金板材轧制时的润滑特点和作用,并对现有的镁合金板材轧制润滑剂的状况进行了分析。主要介绍一种新的镁合金板材量化轧制润滑技术,合理地设置了润滑油质点在辊面的附着位置,确定了界面润滑需要的油量以及适时分段的供油方法。轧制后的AZ31镁合金板材经过宏观观察,轧后辊面、板面光亮,辊面未发生黏附现象,满足轧制需求。     

不同加热条件下AZ31镁合金带材轧制过程的数值模拟

利用热-力耦合数值模拟方法分析了轧辊常温轧件加热300℃,轧辊轧件均加热到300℃及轧辊加热300℃和轧件常温三种不同条件时AZ31镁合金带材轧制过程的温度场、应力应变、速度及接触压力变化规律。结果表明:瞬间热效应使热辊热带轧制过程带材温升约30℃,热辊冷带轧制过程轧件温升约150℃;轧制过程速度和等效应变均呈S型变化,中性点靠近出口端,热辊冷带条件下轧件表面和心部等效应变差值随轧制过程变小,有利于均匀形变。在入口端中心的接触压力先增加后减小,随后接触压力缓慢增加,在中性点附近时,接触压力增加到最大值,然后逐渐减小,热辊热带进入稳态轧制后接触压力持续降低。