镁合金板材室温矫直开裂研究

在利用有限元逆向标定法确定镁合金材料的GTN损伤模型参数值的基础上，将损伤参数引入板材矫直模型中，通过模拟与矫直试验相结合的方法，分析了不同矫直工艺方案及预制V形裂纹几何尺寸对裂纹扩展的影响规律。结果表明，当压下量达到一定程度时，孔洞体积分数达到材料断裂时的孔洞体积分数。随着入口压下量的增大，裂纹尖端处达到材料断裂时的孔洞体积分数的次数增多，裂纹扩展长度增加。长宽比较大的V形裂纹尖端处应力集中现象明显，孔洞体积分数更容易达到材料断裂时的孔洞体积分数，容易发生裂纹萌生和扩展。采用较小压下量对板材进行矫直，可有效减小板材裂纹扩展。     

基于元胞自动机AZ31镁合金微观组织模型

以AZ31镁合金在热压缩过程中微观组织演变为基础,结合元胞自动机模型(CA),建立了镁合金变形过程中再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。通过对铸态AZ31镁合金在不同变形条件下的热压缩实验,推导出镁合金的位错密度模型、临界位错密度模型、形核率模型和晶粒长大模型。结合元胞自动机具体演变规则,建立元胞自动机模型,并利用应力应变曲线及晶粒大小验证元胞自动机的模拟结果,验证该模型的准确性,结合实验数据和JMAK理论,推导出再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。借助DEFORM-3D分析软件得到镁合金在变形过程中,晶粒尺寸分布的变化情况以及动态再结晶百分数分布的变化情况。     

交叉轧制对AZ31镁合金边部组织及成形性的影响

为了改善镁合金变形组织及弱化基面织构强度,提高边部的成形性能。将AZ31B镁合金板在250℃~400℃的温度下以0.5m/s的速度进行热轧试验,设置四种不同交叉轧制路径,利用扫描电镜(SEM)、电子背散射(EBSD)技术详细分析了不同轧制工艺得到的镁合金板上边裂的宏观形貌、微观结构和织构。研究结果表明：镁板边部裂纹随着温度的升高呈减小趋势,在400℃条件下通过RII轧制路径得到的镁合金板几乎没有裂纹的出现。边部裂纹与轧制方向大致为45度,且RII路径下镁板边部为“O”形态的封闭裂纹,很难向两端进一步扩展,裂纹最宽部分为129μm。经过交叉工艺轧制后晶粒明显细化,大部分晶粒已发生完全动态再结晶,小角度晶界数量减少,基面织构也从23.68最低可降为7.62。更加细小的晶粒不仅可以产生更大面积的晶界,同时弱化基面织构,明显抑制裂纹的扩展,控制边裂的生成。     

表面渗铝改性镁合金的轧制组织性能

引入"固态扩渗+轧制"一种新的表面改性方式,在研究镁合金薄板表面改性方法及工艺的基础上,采用固态扩渗的方法对AZ31镁合金薄板进行表面渗铝改性处理获得Al/AZ31镁基复合材料;借助有限元软件LS-DYNA模拟其冷轧过程,获得最优轧制工艺条件并进行轧制试验,通过XRD、SEM、金相显微镜、布氏硬度测量计、往复式摩擦磨损试验机和CorrTest腐蚀电化学测试系统检测材料表面的组织性能。结果表明:Al/AZ31镁基复合材料轧制变形后表面形变强化使表面组织晶粒更加细小、均匀,同时产生新的物相MgAl2O4,使其耐磨耐腐蚀性得到改善,表面布氏硬度从HB61.4提高到HB63.5,摩擦因数由0.52提高为0.60,表面摩擦磨损质量损失从0.33mg减小到0.26mg;表面耐腐蚀性能显著提高,自腐蚀电位从-1.49V提高为-1.38V,自腐蚀电流密度从6.2×10-3 mA/cm2降为7.0×10-4 mA/cm2。采用"固态扩渗+轧制"的方法获得的Al/AZ31镁基复合材料的耐磨性有所改善,耐腐蚀性能显著提高。     

产品质量在线分析与控制

概要说明了LFZ1离心式分子蒸馏装置及其工艺流程 ,重点介绍分子蒸馏产品密度实时检测分析和自适应控制方法。根据γ射线穿过被测液体产品的衰减规律 ,测算馏份产品的密度 ;采用由一种带时变噪声的系统模型推导出的自适应控制器 ,实现分子蒸馏产品密度自动控制     

新型滚切剪空间剪切机构优化数学模型的建立及应用

以纯滚动剪切为目标,通过对新型滚切剪空间剪切机构的原理分析,建立了增加导向杆为设计变量的剪切机构优化数学模型,以推广应用的某大型钢铁有限公司3000rm单轴双偏心定尺滚切剪的研发项目为依托,对剪切机构的杆件尺寸进行了优化,对运动轨迹进行了模拟。上下剪刃重叠量,刀弧水平偏移量,开口度的计算结果表明,加入导向杆设计变量的优化数学模型,对求得纯滚动剪切机构的杆件尺寸,降低刀弧水平位移量,均匀剪刃重叠量,保证设定开口度的作用显著。现场生产样机重叠量、刀弧水平综合位移量、开口度的实际值及高质量的钢板剪切断面也证实了上述优化数学模型的正确性。     

基于LabVIEW的矫直机数据通信分析系统

针对某钢厂矫直机控制系统不能将被控件的数据直接分析处理问题,设计了一套基于LabVIEW的数据通信与分析系统。介绍了LabVIEW的DataSoeket数据通信技术,实现了LabVIEW与工业自动化控制系统上位机的实时数据通信,可以完成矫直机实时数据显示、历史数据查询与分析和报警记录等功能。应用表明,该技术可以实现实时数据的同步高效传输,其数据分析功能和报警记录功能为进一步改善矫直机生产工艺提供了数据支持。     

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。     

AZ31B镁合金板材轧制边裂与温度场研究

在轧制温度为350℃,轧制速度为0.5 m/s,压下量分别为20%,30%,40%的不同工艺条件下,对规格为150mm×150 mm×7 mm的AZ31B镁合金铸轧板材进行了轧制实验和数值模拟研究。对镁合金板材的表面温度场和裂纹应力状态进行了分析,并建立了其表面温度梯度数学模型。分析在不同轧制条件下AZ31B镁合金板的边裂损伤和温度分布的有限元数值模拟结果以及轧后显微组织,并将数值模拟计算结果和实验结果进行比较。结果表明:在同一温度条件下,随着轧制压下量的增大,镁合金板塑性变形产生的热量增大,而小压下量条件容易促进MgZn2和Mg2Si等脆性相的产生。因此,减少长条形孪晶和脆性相产生是控制边部裂纹的关键因素之一。     

中厚板圆盘剪剪切力能参数测试及最佳剪刃间隙数学模型的建立

针对中厚板圆盘剪剪切质量差、剪切力理论计算偏差大等问题开展了生产实测、数据采集、回归拟合处理,得出现有的剪切力理论公式计算结果和实测结果相比误差在-9.56%～+56.5%之间.这些理论公式求解中未考虑随着厚度的增加剪切抗力和抗剪面积的非线性变化,导致剪切力计算结果大幅减小.这些公式适宜于薄规格钢板的剪切力计算,但用于厚板剪切力计算还要进一步完善.同时,建立了一个综合剪切钢板厚度、材料属性、累积剪切面积的圆盘剪剪刃间隙调整模型,并且考虑了刀盘装置在剪切受力过程中的变形对剪刃间隙影响.因此,针对不同的圆盘剪设备,要在该模型中考虑刀轴载荷-变形值的影响,对模型进行修正完善,就可获得适合于自己的间隙调整工艺参数.