电致诱导镁板材异步叠轧技术研究

发布时间：2017-09-04 02:02

  本文关键词：电致诱导镁板材异步叠轧技术研究

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【摘要】：轧制镁合金在材料性能上的独特优势,有着广阔的应用范围。虽然单一镁合金轧制技术也都依托其各自强化机理各具优点,在不需要添加合金元素,获得细晶组织和具有能与高合金化合金相媲美的强度。但所存在的问题也是明显不可忽视的,如轧制板材存在着严重的各向异性、制备工艺还不够成熟、力学性能还需要进一步的提高等问题。基于此,本文创新性的对电塑性加工、异步轧制和累积叠轧技术协同作用下的电致诱导异步叠轧关键技术展开研究,来继续探索获得高性能细晶材料的新方法,弥补传统的轧制工艺需要多道次和道次间安排热处理的缺点,在加大变形量的同时减少了裂纹产生,大大提高生产效率和质量。本文探究了该电致诱导镁板材异步叠轧复合轧制条件下的塑性变形理论,分别采用卡尔曼法、奥罗万法对比分析了电致诱导镁板材异步叠轧复合轧制过程单位轧制压力,得到了适用本模型的平均单位轧制压力公式;分析研究了电致诱导镁板材异步叠轧复合轧制过程流变应力行为的影响因素,其中包括电参数、异步比、轧制层数等,构建了该复合轧制条件下的流变状态数学模型。针对多因素影响下的电致诱导镁板材异步累积叠轧过程进行了试验设计,将复合轧制有限元模型中电致塑性效应的影响分为热效应及电激励效应两部分,分别通过ANSYS Multiphysics电热效应分析和电致诱导拉伸试验获得电流产热和电激励条件下的力学参数,然后将上述参数直接引入到LS-DYNA中实现复合轧制过程温度场、力学场、电场的耦合仿真模拟。通过改变轧制过程中的上下轧辊异步比,探究异步比对复合轧制变形行为的影响。研究表明:由于上下轧辊速度差使板材受到一对切应力作用,造成板材晶体倾转,加速了位错运动的发生,但异步比过大会造成板材滑移,作用效果不再明显,使轧制过程中流变应力随异步比的增加先减小后增大,轧制温度随异步比的增加先增加后减小,在异步比为1.15时流变应力最小。通过改变轧制过程中的脉冲电流、脉冲频率,探究电参数对复合轧制变形行为的影响。结果表明:电参数的影响一方面是通过热效应作用,另一方面通过电激励作用,均对轧制过程流变应力起到减弱效果。流变应力随着脉冲电流的增加逐渐减小;随脉冲频率的增加先减小后增大,在脉冲电流245A脉冲频率275Hz时取得较小值。脉冲频率过高时(400Hz)其对板材的电激励作用不再明显,仅仅是以热效应的方式影响流变应力。通过改变轧制过程中的轧制层数,探究轧制层数对复合轧制变形行为的影响。结果表明:累积叠轧通过板材叠层轧制提高塑性变形量,使板材在短时间内产生较多热量,板材温升加快,弱化了变形抗力,流变应力减小。但其不如异步比、电参数影响显著。基于复合仿真实验结果,采用R统计软件,通过多元线性回归分析,构建了该电致诱导镁板材异步累积叠轧模型下的流变状态数学模型;考虑到电致诱导下镁板材异步累积叠轧与拉伸试验遵从相似的金属塑性变形理论,本研究开展了电致诱导镁板材拉伸试验,验证了复合轧制下的仿真实验结果,并采用Matlab软件将该复合轧制数学模型图形化显示,并与电致诱导下的拉伸试验结果对比评价数学模型的拟合性,结果表明该数学模型能够较好的反映不同脉冲电流、脉冲频率下镁板材的塑性变形规律。
【关键词】：镁板材 电致诱导 异步叠轧 有限元分析 流变应力行为
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG339
【目录】：

• 摘要7-9
• abstract9-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 镁合金研究进展12
• 1.2 轧制镁板材研究动态12-18
• 1.2.1 镁板材轧制技术研究动态12-14
• 1.2.2 轧制镁板材影响因素研究动态14-16
• 1.2.3 轧制镁板材材料的研究动态16-17
• 1.2.4 轧制仿真分析研究动态17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 电致诱导镁板材异步叠轧单位压力及流变应力行为20-28
• 2.1 轧制单位压力20-23
• 2.1.1 基于卡尔曼单位压力微分方程及采利柯夫单位压力公式20-21
• 2.1.2 奥罗万单位压力微分方程及西姆斯单位压力公式21-22
• 2.1.3 该电致诱导下镁合金板材异步轧制平均单位压力公式22-23
• 2.2 轧制流变状态数学模型23-26
• 2.2.1 轧制流变应力的影响因素23-25
• 2.2.2 基于流变应力影响因素的数学模型25-26
• 2.3 本章小结26-28
• 第三章 电致诱导镁板材异步叠轧仿真试验设计28-38
• 3.1 复合轧制仿真工艺路线28-30
• 3.2 复合轧制仿真正交试验设计30-31
• 3.3 电激励条件下热物性参数的获取31-33
• 3.4 ANSYS有限元轧制模拟分析过程33-37
• 3.4.1 电脉冲激励下的热效应33-35
• 3.4.2 LS-DYNA中复合轧制仿真分析35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 电致诱导镁板材异步叠轧仿真试验结果及分析38-48
• 4.1 电致诱导镁板材异步叠轧仿真试验结果38-39
• 4.2 异步比对镁板材电致诱导异步累积叠轧变形行为的影响39-41
• 4.3 脉冲电流对镁板材电致诱导异步累积叠轧变形行为的影响41-42
• 4.4 脉冲频率对镁板材电致诱导异步累积叠轧变形行为的影响42-43
• 4.5 轧制层数对镁板材电致诱导异步累积叠轧变形行为的影响43-45
• 4.6 基于正交试验的轧制流变应力影响因素极差分析45-46
• 4.7 本章小结46-48
• 第五章 基于复合仿真试验结果的流变应力数学模型及验证48-62
• 5.1 基于复合仿真实验结果的复合轧制流变应力数学模型的建立48-52
• 5.2 电致诱导拉伸试验结果分析52-60
• 5.2.1 电参数对镁合金力学性能的影响52-54
• 5.2.2 电参数对试样断口的影响54-55
• 5.2.3 电致诱导拉伸试验前后微观组织观察55-57
• 5.2.4 基于电致诱导拉伸试验的流变应力数学模型及仿真结果验证57-60
• 5.3 本章小结60-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-72
• 附录72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 余琨;黎文献;王日初;王渤;李超;;轧制及热处理对WE43镁合金组织和性能的影响[J];材料热处理学报;2008年02期

2 李云霞;;薄板轧制有限元分析[J];昆明学院学报;2009年06期

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本文编号：788657