AZ31镁合金棒材热轧有限元模拟与实验研究

发布时间：2017-10-15 00:40

  本文关键词：AZ31镁合金棒材热轧有限元模拟与实验研究

  更多相关文章： 镁合金 轧制 DEFORM-3D 数值模拟

【摘要】：镁合金被誉为“21世纪绿色环保工程材料”，已经逐渐应用于航空航天、汽车电子、武器装备等行业中，有着广泛的应用前景。本文通过对AZ31镁合金塑性的研究，寻找高强度镁合金棒材合适的轧制工艺路线。 热轧可以克服镁合金在室温下塑性变形能力差的缺点，轧制也能使镁合金获得更好的组织结构和材料性能，，但是要制定完善的生产工艺路线，还需要较长的理论分析和试验周期。本文通过传统轧制理论经验，制定大致的生产工艺流程，设计了两套不同的轧制系统，对比两种方案的优缺点，通过对轧制过程进行数值模拟，对场分布、金属流动规律和轧制力变化情况进行分析，确定较好的方案，并对不同温度进行分析对比，确定主要轧制参数，最终制定较为合适的工艺。 利用三辊Y型轧机，根据模拟分析制定的工艺路线完成轧制试验，完成AZ31镁合金棒材从Ф95到Ф85的轧制，并获得表面质量较好的轧制棒材，空冷后，对轧制后的棒材切片，在XJP—6A型金相显微镜上观察微观组织，结果表明轧制后的棒材具有更好的力学性能。 通过本课题的研究，对镁合金塑性变形和轧制理论有比较深入地了解，利用DEFORM-3D对热连轧过程进行数值模拟，通过模拟分析制定合适的工艺路线，对高强度镁合金棒材的实际生产具有重要意义。
【关键词】：镁合金 轧制 DEFORM-3D 数值模拟
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG339
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 镁及镁合金概述10-14
• 1.2.1 镁及镁合金的物理性能10-12
• 1.2.2 国内外发展动态12-13
• 1.2.3 镁合金塑性变形特点13
• 1.2.4 镁合金塑性加工方法13-14
• 1.3 轧制成形技术14-18
• 1.3.1 轧制的分类15-16
• 1.3.2 棒材轧制方法16-17
• 1.3.3 棒材轧制现状17-18
• 1.4 镁合金轧制技术现状18-19
• 1.5 选题的意义及研究的主要内容19-21
• 1.5.1 选题的意义19
• 1.5.2 主要研究内容19-21
• 2 轧制参数设计21-34
• 2.1 轧制成形原理21-24
• 2.1.1 纵轧基本原理21-22
• 2.1.2 二辊轧机特点22-23
• 2.1.3 三辊 Y 型轧机特点23-24
• 2.2 轧制基本参数24-26
• 2.2.1 咬入角24-25
• 2.2.2 接触弧长度25
• 2.2.3 宽展25-26
• 2.3 二辊轧制孔型设计26-31
• 2.3.1 成品圆孔型设计27-28
• 2.3.2 椭圆孔型设计28-29
• 2.3.3 立椭圆孔型设计29-30
• 2.3.4 扁孔型设计30-31
• 2.4 三辊轧制孔型设计31-33
• 2.4.1 孔型系统选择31
• 2.4.2 延伸系数的计算与分配31-32
• 2.4.3 孔型系数与填充系数的计算32
• 2.4.4 孔型尺寸参数设定32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 数值模拟基本理论及模型建立34-47
• 3.0 有限元基本理论34
• 3.1 金属塑性成形有限元法34-37
• 3.1.1 粘塑性有限元法35
• 3.1.2 弹塑性有限元法35-36
• 3.1.3 刚塑性有限元法36-37
• 3.2 温度场模拟37-39
• 3.2.1 温度场中的有限元法38
• 3.2.2 温度场中的有限差分法38-39
• 3.3 Deform 软件简介39-40
• 3.4 轧制模型建立40-45
• 3.4.1 轧制基本参数40-41
• 3.4.2 三维模型的建立41-43
• 3.4.3 材料模型的建立43-45
• 3.5 模型条件的设定45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 4 模拟结果及分析47-58
• 4.1 二辊轧制有限元模拟47-52
• 4.1.1 几何形状分析47
• 4.1.2 等效应变场分析47-48
• 4.1.3 等效应力场分析48-50
• 4.1.4 轧制力分析50-51
• 4.1.5 温度场结果分析51-52
• 4.2 三辊轧制有限元模拟52-57
• 4.2.1 几何形状分析52-53
• 4.2.2 等效应变场分析53
• 4.2.3 等效应力场分析53-55
• 4.2.4 轧制力分析55-56
• 4.2.5 温度场结果分析56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 5 棒材轧制实验研究58-63
• 5.1 轧制工艺制定58-59
• 5.1.1 试验轧制方案58
• 5.1.2 试验轧制工艺路线58-59
• 5.2 AZ31 镁合金组织特征59-60
• 5.3 AZ31 镁合金轧制后组织特征60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 6 结论与展望63-65
• 6.1 结论63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王邦文,王士宏;Y型轧机的孔型设计与力能参数[J];北京科技大学学报;1989年01期

2 陆璐;王辅忠;王照旭;;有限元方法在金属塑性成形中的应用[J];材料导报;2008年06期

3 徐锦，韩晓庆，刘有锡;国内外镁市场供需形势及对我国镁行业的建议[J];世界有色金属;1996年02期

4 付雪松;陈国清;王中奇;周文龙;;AZ31镁合金热轧变形的动态再结晶机制[J];稀有金属材料与工程;2011年08期

5 钟桂松，刘家荣，石力开;钨钼条开坯用三辊Y型轧机的轧制孔型设计[J];锻压技术;1994年05期

6 应富强,张更超,潘孝勇;三维有限元模拟技术在金属塑性成形中的应用[J];锻压装备与制造技术;2003年05期

7 任吉堂,郑申白;棒线材生产新工艺分析[J];钢铁;2002年07期

8 陈先华;汪小龙;张志华;;镁合金动态再结晶的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2013年01期

9 戴宝昌;从国内外线材制品发展趋势看我国线材品种发展方向[J];河南冶金;2004年05期

10 杨平,孟利,毛卫民,蔡庆武;利用道次间退火改善镁合金轧制成形性的研究[J];材料热处理学报;2005年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 向勇;棒材热轧过程三维热力耦合模拟及高硼高速钢辊套复合轧辊研究[D];中南大学;2008年

2 陈洪美;铸轧镁合金的变形工艺及其组织和力学性能的研究[D];山东大学;2009年

本文编号：1034126