AZ31B镁合金温辊轧制数值模拟与实验研究

摘要

近年来，随着我国经济高速发展，环境污染问题日趋严重，轻量化成为国家节能减排战略重点。镁及镁合金是目前最轻的结构金属材料，具有比强度、比刚度高、导热导电性能好、电磁屏蔽信号能力强、易于加工成形能力强等优点。在汽车、3C数码、航空航天、医疗卫生等领域已经得到广泛应用。镁合金研究成为应时代发展的课题。镁合金密排六方晶体结构决定了其室温塑性变形能力有限，比热容小、热导率大这些特点使镁合金具有相当大的温度敏感性。在镁合金轧制工艺中，合理控制温度可以充分保证镁合金板材再结晶，同时使轧后板材晶粒得到充分细化，提高轧后板材的力学性能减少表面裂纹及边裂从而提高成材率。本课题以AZ31B镁合金温辊热轧过程为研究对象，通过数值模拟与试验研究分析辊温对于轧后AZ31B镁合金表面质量、宏观裂纹及轧件表面形貌，轧后微观组织。
　　用MSC.Marc建立轧制过程有限元仿真三维模型，通过实验数据验证有限元模型准确性，通过改变轧辊温度、压下率来定量研究轧制工艺参数对于轧后温度场、应力应变场影响规律，确定合理轧制工艺参数。
　　进行轧制实验，测量轧后板件表面粗糙度以及表面SEM电镜扫描来获得轧后表面形貌和边部裂纹信息，观察轧后轧件微观组织，从晶粒尺寸、表面粗糙度、宏观裂纹来探究各种工艺参数对轧后镁合金轧件的影响规律。
　　实验证明，轧辊温度为100℃时可以显著改善AZ31B镁合金再结晶，充分细化晶粒，获得组织更加均匀的AZ31B镁合金板材。最终可以做到一道次70％大压下率情况下不出现边部裂纹。但当温度大于100℃之后，晶粒开始出现长大的趋势，边部裂纹又开始出现，轧辊表面粘辊情况也会更加严重，使得轧后AZ31B镁合金板件质量变差。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1镁合金概况

1.2镁合金塑性变形机制

1.3镁合金轧件制备工艺

1.4镁合金轧件材轧制工艺研究现状

1.5课题来源及研究意义

1.6主要研究内容

第2章 镁合金热轧热力耦合有限元分析理论

2.1前言

2.2热传导基本方程

2.3 弹塑性大变形热力耦合有限元分析理论

2.4 有限元模拟软件MSC.Marc

2.5本章小结

第3章 实验材料及设备

3.1实验材料

3.2试样制备

3.3实验设备以及实验方法

3.4轧后试样表面粗糙度测量及表面SEM分析

3.5实验工艺路线

3.6本章小结

第4章 镁合金温辊热轧实验研究

4.1引言

4.2边裂情况分析

4.3轧辊温度以及压下率对镁合金表面质量的影响

4.4轧辊温度对镁合组织的影响规律

4.5本章小结

第5章 轧制过程有限元分析

5.1引言

5.2有限元模型

5.3 AZ31B镁合金板件轧制过程温度分析

5.4等效应力分析

5.5轧制力分析

5.6 仿真模型验证

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与成果

致谢