5052铝合金室温轧制边缘裂纹的数值模拟

利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了5052铝合金室温单向压缩和拉伸实验,根据实验数据得到了材料室温变形的本构方程为:σ=218.873ε0.073ε·0.0119+27.309,断裂门槛值范围为:0.121~0.157,并由单向压缩和拉伸过程的数值模拟结果验证了所得本构方程和断裂门槛值范围的正确性。基于此,进行了室温轧制边缘裂纹生长过程的模拟并通过轧制实验对模拟结果进行了验证。结果表明,在总压下量为60%条件下,3道次轧制为最佳轧制道次,边缘裂纹长度最小,模拟值与实验值分别为1.3 mm和1.4 mm,误差为7%,其一致性很好。     

铝合金热轧开坯过程鳄鱼嘴现象数值模拟及成因分析

轧制温度、压下率、轧制速度以及辊径等变量是金属热轧开坯过程中控制鳄鱼嘴现象的重要工艺参数。借助Deform-3D模拟5052铝合金热轧开坯过程中的鳄鱼嘴现象,通过点追踪与正交试验相结合的方法得出影响鳄鱼嘴现象的首要因素。结果表明,在金属热轧开坯过程中影响鳄鱼嘴产生的首要因素为压下率,其次为轧辊直径和轧制温度,轧辊转速对鳄鱼嘴长度的影响最小。其次,在单道次轧制模拟过程中,当轧辊直径为450mm,压下率为20%,轧制温度为540℃,轧辊转速为5r/min时,产生的鳄鱼嘴长度最短。     

基于DEFORM-3D平台下的铝合金轧制裂纹预测研究

以5083铝合金为研究对象,基于合金的应力-应变关系建立其数值模型,在DEFORM平台下对5083铝合金板材轧制过程进行数值模拟,预测其裂纹萌生与扩展。结果表明,5083铝合金在一道次变形量为50%时开始产生裂纹,其裂纹长度取决于变形量。当道次变形量由50%变为60%时,轧制裂纹长度由0.342 mm增大为2.09 mm,裂纹数量明显增多。根据数值模拟时的参数对5083铝合金进行轧制实验。结果显示。当道次变形量由50%变为60%时,轧制裂纹长度由0.318 mm增大为2.16 mm,数值模拟结果与轧制实验结果误差小于5%,数值模拟能够比较准确地预测裂纹萌生位置与裂纹长度。     

轧制工艺对复合钢板组织的影响

将实验用钢板分别在空气下电弧焊及氩气下等离子焊焊合成复合坯,加热至奥氏体化温度,保温0.5 h后分别进行3组热轧复合轧制工艺研究。用WAW-1000C电液伺服万能试验机测试复合板试样复合界面的结合强度,用ZEISS金相显微镜、XL30TMP扫描电子显微镜及EDAX能谱仪观察复合界面的金相组织。结果表明,氩气下等离子焊接轧制复合钢板性能优于空气下焊接轧制的,界面杂质少、氧化程度小。单道次压下率为15%时,复合钢板界面存在明显的间隙,随着道次压下率的增加,晶粒逐渐细化。对于氩气下等离子焊接复合坯的复合轧制,当压下率达到30%时,钢板的复合界面消失,而空气下电弧焊接复合坯的复合轧制,累积压下率达到60%时,钢板的复合界面痕迹仍然存在。     

轧制参数对AZ31镁合金织构和室温成形性能的影响

为了获得基面织构强度弱化、室温埃里克森值高的镁合金板材的热轧工艺,采用异步轧制研究轧制温度为250?450℃、道次压下率为15%?35%、异速比为1:1.5时轧制工艺对镁合金宏观织构和室温成形性能的影响,并以此设计一组轧制工艺,使轧制后合金织构强度明显弱化,室温埃里克森值得到明显提高。结果表明:提高轧制温度、减小道次压下率可以有效地弱化基面织构,提高镁合金室温成形性能。但是在450℃、道次压下率为5%时,轧制后板材晶粒粗大,成形能力较低。经轧制温度为450℃、道次压下率为10%的工艺轧制后板材具有优良的室温成形性能,即室温埃里克森值为5.35 mm,此时基面织构强度为9852。     

轧制压下率对FSP加工的5052铝合金力学性能的影响

在不同轧制压下率下对5052-H112铝合金进行冷轧,然后进行了搅拌摩擦加工。利用OM和静力拉伸试验研究了轧制压下率对5052-H112铝合金搅拌摩擦试样显微组织和力学性能的影响。结果表明:随冷轧压下率增加,合金的屈服强度增大而伸长率减小,屈服强度最大值达到原材料屈服强度的2.44倍;经冷轧和搅拌摩擦加工的试样,屈服强度均降至111 MPa左右,伸长率均增大至37%左右,搅拌摩擦试样的屈服强度和伸长率均不受冷轧压下率的影响。     

异步轧制对AZ31镁合金组织及高温塑性的影响

文章研究了异步轧制工艺对AZ31镁合金显微组织及高温下延伸率的影响。实验异步轧制采用的轧制温度为350℃～400℃,道次压下率为15%～30%。结果表明,异步轧制时,采用异速比为1.33,轧制温度为350℃,在道次压下率为15%～30%,经过300℃、10min的退火制度下,其表面质量良好,且组织均匀细小。当道次压下率为20%时,最大延伸率为206%。     

道次压下率对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织、力学性能及均匀性的影响（英文）

通过实验和数值模拟的方法研究了道次压下率(PRPP)对7055铝合金板材的应变分布、微观组织、力学性能及其沿厚度方向的均匀性的影响。结果表明,总变形量相同的情况下,增大道次压下率,可以减小7055铝合金板材表层与中间层之间的等效应变差。道次压下率较小的工艺轧制板材的表层比中间层的再结晶比例高,并且中间层有尺寸较大的再结晶晶粒。然而,经道次压下率较大的工艺轧制的板材沿厚度方向有均匀的再结晶比例和再结晶晶粒尺寸。因此,道次压下率较大的轧制工艺可以提高板材组织和力学性能的均匀性。     

道次压下率对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织、力学性能及均匀性的影响

通过实验和数值模拟的方法研究了道次压下率（PRPP）对7055铝合金板材的应变分布、微观组织、力学性能及其沿厚度方向的均匀性的影响。结果表明,总变形量相同的情况下,增大道次压下率,可以减小7055铝合金板材表层与中间层之间的等效应变差。道次压下率较小的工艺轧制板材的表层比中间层的再结晶比例高,并且中间层有尺寸较大的再结晶晶粒。然而,经道次压下率较大的工艺轧制的板材沿厚度方向有均匀的再结晶比例和再结晶晶粒尺寸。因此,道次压下率较大的轧制工艺可以提高板材组织和力学性能的均匀性。     

宽幅AZ31B铸轧镁合金温轧工艺条件的组织性能

在温度范围为300~450℃,压下率为20%~40%,轧制速度为0.1~0.8 m/s工艺条件下对宽幅AZ31B铸轧镁合金进行了多组温轧试验,而后对轧后的镁板分别进行室温拉伸,并用光学显微镜观察各条件轧制后的组织形态,用SEM观察拉伸试样断口形貌,同时进行往复摩擦实验。研究表明:轧制温度为350℃,轧制速度为0.1 m/s,压下率为30%时可以获得很好的断裂强度,在此温轧条件下镁合金板材的耐磨损系数增加了80%;温度为450℃,轧制速度为0.8 m/s,压下率为40%时可以获得很好的塑性变形能力;压下率超过30%之后,晶界处容易产生位错塞积,导致累积变形量增加及内应力激增,是镁合金边部产生微裂纹进而形成断裂失效的主要原因。     

AZ31镁合金板材轧制边裂深度预判模型

在400℃下,分别以压下量10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%和45%对初始厚度为7 mm的AZ31镁合金板材进行了轧制过程数值模拟以及实验验证研究,并观察轧制后的显微组织。结果表明,在本实验轧制条件下,当单道次压下量达到20%时,板材边部将有裂纹萌生,并且边部裂纹深度随着压下量的增大而不断增大,由20%时的5.24 mm增加到压下量45%时的14.056 mm;根据数值模拟结果,得到了沿板宽方向的损伤值分布情况,建立了边部裂纹深度预判模型;对于裂纹深度,轧制实验实测值和所建立的裂纹深度预判模型的计算值之间的平均误差为9.23%;SEM观察结果表明,边部裂纹附近的显微组织中含有大量孪晶。     

轧制工艺对2219铝合金板材力学性能的影响

通过对2219铝合金轧制板材的显微组织观察和力学性能测试,研究了3种轧制工艺对其板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,轧制过程中的道次压下率对2219铝合金的显微组织和力学性能均有显著影响。在总压下率相同的条件下,经40%、22%、28%的热轧,然后进行20%、25%、33%、35%、23%冷轧的板材综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和维氏硬度分别为406.4 MPa、312.2 MPa、13.4%、169.6 HV。     

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。     

C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型的建立

以C194铜合金为研究对象,利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了室温单向拉伸实验,获得了应变速率分别为0.01,0.1,1和10 s^-1的应力-应变曲线,构建了C194铜合金室温本构方程,验证了本构方程的准确性。基于Deform-3D有限元数值模拟平台,建立了C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型,并在相同工艺条件下进行了轧制变形实验,结果表明:除第5道次模拟结果与实验的厚度相对误差值为11%之外,其余误差值均小于10%,验证了轧制冷塑性变形有限元模型的可靠性和精确性。为研究C194铜合金板带变形规律及工艺优化奠定了基础。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

AZ31镁合金大压下率轧制条件下组织与性能

热轧态AZ31镁合金板材进行单道次大变形异步轧制,对轧制后的镁合金板材进行显微组织、力学性能分析。研究结果表明,随着压下率的增大,板材的晶粒得到显著细化,压下率为36.4%时,晶粒从10.9μm细化至3.8μm。随着晶粒的细化,抗拉强度逐渐提高,伸长率则呈线性下降,含有较多孪晶时,合金在变形时容易在材料内部形成裂纹源,使塑性降低。     

AZ31镁合金板材轧制边裂深度预判模型研究

本研究在400℃温度下,分别以压下量10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%和45%对初始厚度为7mm的AZ31镁合金板材进行了轧制过程数值模拟以及实验验证研究,并观察轧制后的显微组织。研究结果表明,在当前轧制条件下,当单道次压下量达到20%时,板材边部将有裂纹萌生,并且边部裂纹深度随着压下量的增大而不断增大,由20%时5240μm的边部裂纹深度增加到压下量45%的14056μm;根据数值模拟结果,得到了沿板宽方向的损伤值分布情况,建立了边部裂纹深度预判模型;对于裂纹深度,轧制实验实测值和所建立的裂纹深度预判模型的计算值之间的平均误差为9.23%; SEM观察结果表明边部裂纹附近的显微组织中含有大量孪晶。     

两道次轧制对铜/铝复合板结合性能的影响

为了研究总压下率相同时单道次轧制和两道次轧制对铜/铝复合板结合性能的影响,采用SEM观察界面过渡层的微观组织形貌,采用EDS分析了过渡层的物相成分,通过剥离实验对两种不同方式制得的复合板的结合强度进行了分析。结果表明,在总压下率相同时,两道次轧制复合板的过渡层比单道次轧制的更宽;两道次轧制复合板过渡层中的硬脆化合物少于单道次轧制的;两种轧制方式制得的复合板结合强度比较接近,但是两道次轧制复合板结合的稳定性较好。因此,在满足首道次结合的前提下,采用两道次轧制不仅可以得到与单道次轧制结合强度相近的复合板,而且还能降低对设备的要求。     

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。     

平均道次压下率对异步轧制-固溶6016铝合金板材显微组织的影响

在累积变形量一定时,在异步轧机上分别采用9、5、3、2道次,平均道次压下率分别为16%、27%、40%、55%的工艺强剪切轧制了6016铝合金板材,并在加热炉中进行540 ℃固溶处理30 min。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对显微组织特征及宏观织构进行表征。结果表明,随着道次压下率增加,第二相数量增多,E、F及r-cube剪切织构强度增强。经固溶处理后,剪切织构强度略微下降。道次压下率为55%的合金板材在固溶后,基体晶粒及第二相粒子均得到细化,平均晶粒尺寸为44.5 μm,第二相粒子尺寸为0.3~0.5 μm,弥散分布在基体中。