本文關鍵詞：鎂合金軋制摩擦機制及接觸界面材料性能研究

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【摘要】：鎂合金大多在再結晶溫度以上軋制,然而在熱軋過程中容易產生大規(guī)模的黏著現(xiàn)象。黏著不僅會嚴重損害軋輥輥面的初始形貌,而且會進而引起產品表面質量惡化及熱軋的生產率降低的現(xiàn)象,甚至會造成軋輥壽命縮短,產品報廢等一系列嚴重后果。因此,研究分析鎂合金熱軋過程中黏著的成因,影響產生黏著現(xiàn)象的因素,采取措施防黏降摩,提高產品表面質量是企業(yè)的追求目標。本文對鎂合金軋制過程接觸界面材料特性對黏著行為的影響和相關影響熱軋黏著的軋制參數(shù)進行研究。研究鎂合金在高溫下的氧化層形貌,分析氧化層形成的過程;通過鎂合金軋制實驗,研究加熱溫度,壓下率,材料通過量,軋制道次等工藝參數(shù)對黏著和軋件表面質量的影響以及軋制過程中摩擦的變化,并用摩擦黏著理論分析熱軋動態(tài)黏著過程。實驗發(fā)現(xiàn)AZ31鎂合金分別在300℃、350℃、400℃、450℃、500℃下加熱保溫60min隨著溫度升高,鎂合金表面氧化逐漸嚴重,從最開始的黑色點狀結構發(fā)展為大片黑色顆粒團,為軋制時的黏著現(xiàn)象提供了最初形核結點。在100℃的加熱溫度下軋制并未發(fā)現(xiàn)黏輥現(xiàn)象,甚至0.19的粗糙度相比軋制前的0.27有所降低,隨后隨著加熱溫度上升達200℃以上,此時到達鎂合金的再結晶溫度以上,黏著現(xiàn)象越來越容易發(fā)生。軋板加熱后抵抗塑性變形的能力會隨著溫度的升高而下降,300℃之后會發(fā)生迅速下降。軋后當加工硬化起主導作用時,硬度升高,當動態(tài)再結晶發(fā)生后,硬度下降。板材表面質量隨道次壓下率的增加是一個先變好再變差的過程,說明在某一壓下率之后才發(fā)生黏著過程,溫度越高,這一拐點壓下率來的越早。在300℃下單道次壓下率達到25%時,板材表面質量取得最佳狀態(tài)。軋輥與軋件的表面原始狀態(tài)都對軋后表面質量有很大影響,材料通過量和軋制道次影響因素的實驗說明當軋輥表面已經黏著鎂粉層時,如果繼續(xù)軋制,黏著現(xiàn)象很容易發(fā)生,因此道次間需要及時清理輥面。軋制過程中軋制力主要體現(xiàn)的是鎂板在變形過程中的變形抗力,變形抗力主要是受變形過程中兩方面影響,加工硬化和動態(tài)再結晶。前期加工硬化占據(jù)主導作用,此時變形抗力升高,軋制力升高;之后由于變形過程放出大量熱量,材料發(fā)生動態(tài)再結晶,晶粒細化,變形抗力降低,軋制力降低。摩擦系數(shù)的變化主要體現(xiàn)的是摩擦副間接觸狀態(tài)的變化,是一個周期性交替變化的過程,起初鎂板表面氧化層破裂黏著到軋輥上導致軋制過程中的摩擦系數(shù)上升,隨著軋輥上的黏鎂層逐漸增厚達到飽和狀態(tài)而脫落,此時摩擦系數(shù)下降,而后又再一次重復黏著-脫落的過程。
【關鍵詞】：鎂合金 軋制 黏著 高溫氧化 工藝參數(shù)
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG339
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-30
• 1.1 引言10
• 1.2 鎂合金軋制工藝的特點10-11
• 1.3 提高鎂合金軋制成形性的途徑11-16
• 1.3.1 工藝參數(shù)12-13
• 1.3.2 軋制方式13-16
• 1.4 軋制過程中的摩擦特點16-18
• 1.4.1 接觸壓力高17
• 1.4.2 高壓接觸面面積大17
• 1.4.3 速度較大且變化17-18
• 1.4.4 表面狀態(tài)變化18
• 1.4.5 摩擦面溫度高18
• 1.5 金屬軋制過程中的摩擦及磨損機理18-20
• 1.6 影響金屬軋制摩擦的因素20-23
• 1.6.1 軋輥的材質20
• 1.6.2 氧化膜的影響20-21
• 1.6.3 潤滑劑的影響21-22
• 1.6.4 軋制工藝的影響22-23
• 1.7 金屬的氧化23-25
• 1.7.1 金屬的氧化過程23
• 1.7.2 氧化膜的構造23-24
• 1.7.3 氧化膜的生長曲線24-25
• 1.8 鎂的氧化25-28
• 1.8.1 鎂的高溫氧化26-27
• 1.8.2 氧化鎂的結構27-28
• 1.9 本文研究的意義及主要內容28-30
• 2 實驗方案30-34
• 2.1 實驗材料及設備30
• 2.2 實驗設備的改造30-31
• 2.3 鎂合金板材高溫氧化實驗31-32
• 2.4 工藝參數(shù)對軋制黏附影響實驗32-34
• 2.4.1 軋制溫度影響實驗32
• 2.4.2 壓下率影響實驗32-33
• 2.4.3 材料通過量影響實驗33
• 2.4.4 軋制道次影響實驗33-34
• 3 鎂合金氧化層的觀察34-39
• 3.1 加熱溫度對表面狀態(tài)的影響34-35
• 3.2 加熱時間對表面狀態(tài)的影響35-37
• 3.3 加熱溫度對氧化層厚度的影響37-38
• 3.4 本章小結38-39
• 4 軋制工藝參數(shù)對鎂合金表面質量的影響39-49
• 4.1 軋制溫度對表面質量的影響39-41
• 4.2 壓下率對表面質量的影響41-43
• 4.3 材料通過量對表面質量的影響43-45
• 4.4 軋制道次變形量對表面質量的影響45-47
• 4.5 本章小結47-49
• 5 軋制過程中的力能參數(shù)的變化49-56
• 5.1 變形程度對軋制力的影響49-51
• 5.2 加熱溫度對軋制力的影響51-53
• 5.3 摩擦系數(shù)的變化53-54
• 5.4 本章小結54-56
• 6 結論56-58
• 參考文獻58-62
• 致謝62-63
• 附錄 碩士研究生學習階段發(fā)表論文63

【參考文獻】

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本文編號：667709