镁合金轧制摩擦机制及接触界面材料性能研究

发布时间：2017-08-13 14:17

  本文关键词：镁合金轧制摩擦机制及接触界面材料性能研究

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【摘要】：镁合金大多在再结晶温度以上轧制,然而在热轧过程中容易产生大规模的黏着现象。黏着不仅会严重损害轧辊辊面的初始形貌,而且会进而引起产品表面质量恶化及热轧的生产率降低的现象,甚至会造成轧辊寿命缩短,产品报废等一系列严重后果。因此,研究分析镁合金热轧过程中黏着的成因,影响产生黏着现象的因素,采取措施防黏降摩,提高产品表面质量是企业的追求目标。本文对镁合金轧制过程接触界面材料特性对黏着行为的影响和相关影响热轧黏着的轧制参数进行研究。研究镁合金在高温下的氧化层形貌,分析氧化层形成的过程;通过镁合金轧制实验,研究加热温度,压下率,材料通过量,轧制道次等工艺参数对黏着和轧件表面质量的影响以及轧制过程中摩擦的变化,并用摩擦黏着理论分析热轧动态黏着过程。实验发现AZ31镁合金分别在300℃、350℃、400℃、450℃、500℃下加热保温60min随着温度升高,镁合金表面氧化逐渐严重,从最开始的黑色点状结构发展为大片黑色颗粒团,为轧制时的黏着现象提供了最初形核结点。在100℃的加热温度下轧制并未发现黏辊现象,甚至0.19的粗糙度相比轧制前的0.27有所降低,随后随着加热温度上升达200℃以上,此时到达镁合金的再结晶温度以上,黏着现象越来越容易发生。轧板加热后抵抗塑性变形的能力会随着温度的升高而下降,300℃之后会发生迅速下降。轧后当加工硬化起主导作用时,硬度升高,当动态再结晶发生后,硬度下降。板材表面质量随道次压下率的增加是一个先变好再变差的过程,说明在某一压下率之后才发生黏着过程,温度越高,这一拐点压下率来的越早。在300℃下单道次压下率达到25%时,板材表面质量取得最佳状态。轧辊与轧件的表面原始状态都对轧后表面质量有很大影响,材料通过量和轧制道次影响因素的实验说明当轧辊表面已经黏着镁粉层时,如果继续轧制,黏着现象很容易发生,因此道次间需要及时清理辊面。轧制过程中轧制力主要体现的是镁板在变形过程中的变形抗力,变形抗力主要是受变形过程中两方面影响,加工硬化和动态再结晶。前期加工硬化占据主导作用,此时变形抗力升高,轧制力升高;之后由于变形过程放出大量热量,材料发生动态再结晶,晶粒细化,变形抗力降低,轧制力降低。摩擦系数的变化主要体现的是摩擦副间接触状态的变化,是一个周期性交替变化的过程,起初镁板表面氧化层破裂黏着到轧辊上导致轧制过程中的摩擦系数上升,随着轧辊上的黏镁层逐渐增厚达到饱和状态而脱落,此时摩擦系数下降,而后又再一次重复黏着-脱落的过程。
【关键词】：镁合金 轧制 黏着 高温氧化 工艺参数
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG339
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-30
• 1.1 引言10
• 1.2 镁合金轧制工艺的特点10-11
• 1.3 提高镁合金轧制成形性的途径11-16
• 1.3.1 工艺参数12-13
• 1.3.2 轧制方式13-16
• 1.4 轧制过程中的摩擦特点16-18
• 1.4.1 接触压力高17
• 1.4.2 高压接触面面积大17
• 1.4.3 速度较大且变化17-18
• 1.4.4 表面状态变化18
• 1.4.5 摩擦面温度高18
• 1.5 金属轧制过程中的摩擦及磨损机理18-20
• 1.6 影响金属轧制摩擦的因素20-23
• 1.6.1 轧辊的材质20
• 1.6.2 氧化膜的影响20-21
• 1.6.3 润滑剂的影响21-22
• 1.6.4 轧制工艺的影响22-23
• 1.7 金属的氧化23-25
• 1.7.1 金属的氧化过程23
• 1.7.2 氧化膜的构造23-24
• 1.7.3 氧化膜的生长曲线24-25
• 1.8 镁的氧化25-28
• 1.8.1 镁的高温氧化26-27
• 1.8.2 氧化镁的结构27-28
• 1.9 本文研究的意义及主要内容28-30
• 2 实验方案30-34
• 2.1 实验材料及设备30
• 2.2 实验设备的改造30-31
• 2.3 镁合金板材高温氧化实验31-32
• 2.4 工艺参数对轧制黏附影响实验32-34
• 2.4.1 轧制温度影响实验32
• 2.4.2 压下率影响实验32-33
• 2.4.3 材料通过量影响实验33
• 2.4.4 轧制道次影响实验33-34
• 3 镁合金氧化层的观察34-39
• 3.1 加热温度对表面状态的影响34-35
• 3.2 加热时间对表面状态的影响35-37
• 3.3 加热温度对氧化层厚度的影响37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 轧制工艺参数对镁合金表面质量的影响39-49
• 4.1 轧制温度对表面质量的影响39-41
• 4.2 压下率对表面质量的影响41-43
• 4.3 材料通过量对表面质量的影响43-45
• 4.4 轧制道次变形量对表面质量的影响45-47
• 4.5 本章小结47-49
• 5 轧制过程中的力能参数的变化49-56
• 5.1 变形程度对轧制力的影响49-51
• 5.2 加热温度对轧制力的影响51-53
• 5.3 摩擦系数的变化53-54
• 5.4 本章小结54-56
• 6 结论56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 附录 硕士研究生学习阶段发表论文63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：667709