AZ31B镁合金中厚板热轧工艺数学模型的建立

发布时间：2017-09-15 02:23

  本文关键词：AZ31B镁合金中厚板热轧工艺数学模型的建立

  更多相关文章： AZ31B镁合金 本构方程 变形抗力 轧制力 温度场 应力场 微观组织

【摘要】：采用Gleeble-1500D热力模拟实验机在设置宽范围变形条件下,对AZ31B镁合金圆柱体进行了轴向热压缩试验,并对不同工艺参数中厚规格镁板的热轧制过程进行了轧制试验、数值模拟及轧后组织性能的分析。首先,通过拟合热压缩应力-应变数据,计算了热加工图并合理划分温度范围求解了AZ31B镁合金的热变形本构方程,引入Zener-Hollomon函数量建立了该材料轴向热压缩过程中的峰值应力模型,并对峰值应变Sellars模型进行了有效简化,考虑到变形曲线的延伸特性,新建了两种适用于本研究材料的变形抗力数学模型。其次,分析中厚规格镁板的轧制特性,综合传热学基本原理及轧制理论,采取分区离散化求解,整区建模精确给定的方式,建立了镁合金中厚板单道次热轧制力预报机理模型。依托于Deform-3D的热力耦合仿真数据,综合考虑初轧温度T、轧制速度υ及道次压下率ε影响,采用数学解析的方法建立了镁板热轧制区域关于轧制参数的应变、应变速率值分布模型以及离散轧制变形区域求解了三维温度场、三维应力场表征数学模型。最后在压下量为10%-40%、轧制速度为0.1-0.8m/s、轧制温度为250～450℃的范围内对AZ31B镁合金分别进行了热轧制实验对以上模型进行了试验验证,同时对轧后镁板的微观组织和室温拉伸性能进行了定量研究,建立了轧后镁板平均晶粒尺寸预测模型,耦合镁板晶粒尺寸与室温抗拉强度的数学关系,建立了AZ31B镁合金单道次轧后室温抗拉强度关于轧前工艺参数间的机理模型。本研究依托于“2300mm宽幅镁合金板材轧制线及实验室300mm镁合金炉卷轧制实验平台建设项目”和“宽幅镁合金板材数控轧制理论及技术研究项目”,经验证各模型的预测精度较高,材料的机理模型用数学形式求解不仅形式简单易于生产引用,更能精确表征中厚规格镁板热轧制过程中的热-力耦合变形机制,如此,为轧前不同工艺条件下合理轧制制度的制定,及轧中板形、板厚的精确在线控制特别是镁板热轧各类缺陷的改善提供可靠的理论依据。
【关键词】：AZ31B镁合金 本构方程 变形抗力 轧制力 温度场 应力场 微观组织
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG335.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 镁及镁合金简介10
• 1.2 镁合金轧制变形工艺介绍及问题阐述10-12
• 1.3 镁板热力变形及轧制过程数学模型简介12-13
• 1.4 镁合金热变形机制及仿真机理研究现状13
• 1.5 本研究选题意义及主要内容13-15
• 1.6 研究路线介绍15-18
• 第二章 试验过程及方法18-24
• 2.1 试验材料18
• 2.2 AZ31B镁合金圆柱体热压缩试验18-19
• 2.2.1 试样及设备18-19
• 2.2.2 试验方案19
• 2.3 中厚镁板单道次热轧制试验19-21
• 2.3.1 轧件取样20
• 2.3.2 试验方案20-21
• 2.4 组织性能检测试验21-22
• 2.4.1 金相组织观察分析21
• 2.4.2 室温拉伸性能测试21-22
• 2.5 热轧制过程数值模拟实验22-23
• 2.5.1 三维模型的建立、网格划分及研究材料定义22
• 2.5.2 数值模拟方案22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 AZ31B镁合金材料热力学数学模型的建立及验证24-48
• 3.1 Gleeble热压缩实验数据分析24-25
• 3.2 AZ31B镁合金高精度Arrhennius方程的求解25-43
• 3.2.1 热加工图的绘制25-28
• 3.2.2 变形激活能的求解28-34
• 3.2.3 高预测精度Arrhennius本构的建立34-43
• 3.3 AZ31B镁合金热压缩峰值应力数学模型43-44
• 3.4 AZ31B镁合金热压缩峰值应变模型的简化44-45
• 3.4.1 热轧前试样的组织形貌44
• 3.4.2 峰值应变模型的简化44-45
• 3.5 AZ31B镁合金热力学数学模型的验证45-46
• 3.5.1 峰值应力实验值和模型预测值的对比45-46
• 3.5.2 峰值应变实验值和模型预测值的对比46
• 3.6 本章小结46-48
• 第四章 AZ31B镁合金中厚板热轧制过程力学数学模型48-62
• 4.1 镁板单道次热轧过程流变应力数学模型的建立及对比验证48-51
• 4.2 镁板热轧制变形抗力模型的新建及对比验证51-55
• 4.2.1 采用二次曲线和直线方程来建立51-53
• 4.2.2 考虑应变软化特性来建立53-55
• 4.3 镁合金单道次热轧制过程数学模型计算及对比验证55-60
• 4.3.1 镁板热轧制特性分析55-56
• 4.3.2 轧制变形区域参数几何模型56-57
• 4.3.3 变形区域单位压力模型的修正计算57-58
• 4.3.4 镁板单道次热轧制力模型的计算58-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第五章 AZ31B镁合金中厚板轧制热力耦合场数学模型建立及验证62-78
• 5.1 单道次轧制区域应变及应变速率值分布数学模型的建立及验证62-64
• 5.1.1 应变及应变速率值分布数学模型的建立62-63
• 5.1.2 应变及应变速率值分布数学模型的验证63-64
• 5.2 中厚镁板单道次轧制温度场数学模型建立及验证64-73
• 5.2.1 工艺条件分析64-65
• 5.2.2 中厚镁板热轧制区域温度场模型的建立65-72
• 5.2.3 中厚规格镁板轧制温度场试验值和模型预测值的对比72-73
• 5.3 AZ31B镁合金中厚板轧制应力场数学模型建立及验证73-77
• 5.3.1 应力场数学模型的建立73-76
• 5.3.2 不同轧制区域应力模拟值和模型预测值的对比76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 AZ31B中厚镁板单道次热轧后组织性能预测模型78-86
• 6.1 镁板单道次变条件轧后微观组织分析78-80
• 6.1.1 不同压下量单道次热轧后镁板显微组织78
• 6.1.2 不同轧制速度单道次热轧后镁板显微组织78-79
• 6.1.3 不同初轧温度单道次热轧后镁板显微组织79-80
• 6.2 中厚AZ31B镁板不同条件热轧后的室温拉伸力学特性80-81
• 6.3 AZ31B镁合金热轧后晶粒尺寸与抗拉强度预测模型的建立及验证81-85
• 6.3.1 镁板轧后平均晶粒尺寸预测模型的建立及验证81-83
• 6.3.2 镁板轧后抗拉强度预测模型的建立及验证83-85
• 6.4 本章小结85-86
• 第七章 结论86-88
• 参考文献88-92
• 致谢92-94
• 攻读学位期间发表的学术论文目录94

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