本文關鍵詞：AZ31B鎂合金中厚板熱軋工藝數(shù)學模型的建立

  更多相關文章： AZ31B鎂合金 本構方程 變形抗力 軋制力 溫度場 應力場 微觀組織

【摘要】：采用Gleeble-1500D熱力模擬實驗機在設置寬范圍變形條件下,對AZ31B鎂合金圓柱體進行了軸向熱壓縮試驗,并對不同工藝參數(shù)中厚規(guī)格鎂板的熱軋制過程進行了軋制試驗、數(shù)值模擬及軋后組織性能的分析。首先,通過擬合熱壓縮應力-應變數(shù)據(jù),計算了熱加工圖并合理劃分溫度范圍求解了AZ31B鎂合金的熱變形本構方程,引入Zener-Hollomon函數(shù)量建立了該材料軸向熱壓縮過程中的峰值應力模型,并對峰值應變Sellars模型進行了有效簡化,考慮到變形曲線的延伸特性,新建了兩種適用于本研究材料的變形抗力數(shù)學模型。其次,分析中厚規(guī)格鎂板的軋制特性,綜合傳熱學基本原理及軋制理論,采取分區(qū)離散化求解,整區(qū)建模精確給定的方式,建立了鎂合金中厚板單道次熱軋制力預報機理模型。依托于Deform-3D的熱力耦合仿真數(shù)據(jù),綜合考慮初軋溫度T、軋制速度υ及道次壓下率ε影響,采用數(shù)學解析的方法建立了鎂板熱軋制區(qū)域關于軋制參數(shù)的應變、應變速率值分布模型以及離散軋制變形區(qū)域求解了三維溫度場、三維應力場表征數(shù)學模型。最后在壓下量為10%-40%、軋制速度為0.1-0.8m/s、軋制溫度為250～450℃的范圍內對AZ31B鎂合金分別進行了熱軋制實驗對以上模型進行了試驗驗證,同時對軋后鎂板的微觀組織和室溫拉伸性能進行了定量研究,建立了軋后鎂板平均晶粒尺寸預測模型,耦合鎂板晶粒尺寸與室溫抗拉強度的數(shù)學關系,建立了AZ31B鎂合金單道次軋后室溫抗拉強度關于軋前工藝參數(shù)間的機理模型。本研究依托于“2300mm寬幅鎂合金板材軋制線及實驗室300mm鎂合金爐卷軋制實驗平臺建設項目”和“寬幅鎂合金板材數(shù)控軋制理論及技術研究項目”,經驗證各模型的預測精度較高,材料的機理模型用數(shù)學形式求解不僅形式簡單易于生產引用,更能精確表征中厚規(guī)格鎂板熱軋制過程中的熱-力耦合變形機制,如此,為軋前不同工藝條件下合理軋制制度的制定,及軋中板形、板厚的精確在線控制特別是鎂板熱軋各類缺陷的改善提供可靠的理論依據(jù)。
【關鍵詞】：AZ31B鎂合金 本構方程 變形抗力 軋制力 溫度場 應力場 微觀組織
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG335.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 鎂及鎂合金簡介10
• 1.2 鎂合金軋制變形工藝介紹及問題闡述10-12
• 1.3 鎂板熱力變形及軋制過程數(shù)學模型簡介12-13
• 1.4 鎂合金熱變形機制及仿真機理研究現(xiàn)狀13
• 1.5 本研究選題意義及主要內容13-15
• 1.6 研究路線介紹15-18
• 第二章 試驗過程及方法18-24
• 2.1 試驗材料18
• 2.2 AZ31B鎂合金圓柱體熱壓縮試驗18-19
• 2.2.1 試樣及設備18-19
• 2.2.2 試驗方案19
• 2.3 中厚鎂板單道次熱軋制試驗19-21
• 2.3.1 軋件取樣20
• 2.3.2 試驗方案20-21
• 2.4 組織性能檢測試驗21-22
• 2.4.1 金相組織觀察分析21
• 2.4.2 室溫拉伸性能測試21-22
• 2.5 熱軋制過程數(shù)值模擬實驗22-23
• 2.5.1 三維模型的建立、網(wǎng)格劃分及研究材料定義22
• 2.5.2 數(shù)值模擬方案22-23
• 2.6 本章小結23-24
• 第三章 AZ31B鎂合金材料熱力學數(shù)學模型的建立及驗證24-48
• 3.1 Gleeble熱壓縮實驗數(shù)據(jù)分析24-25
• 3.2 AZ31B鎂合金高精度Arrhennius方程的求解25-43
• 3.2.1 熱加工圖的繪制25-28
• 3.2.2 變形激活能的求解28-34
• 3.2.3 高預測精度Arrhennius本構的建立34-43
• 3.3 AZ31B鎂合金熱壓縮峰值應力數(shù)學模型43-44
• 3.4 AZ31B鎂合金熱壓縮峰值應變模型的簡化44-45
• 3.4.1 熱軋前試樣的組織形貌44
• 3.4.2 峰值應變模型的簡化44-45
• 3.5 AZ31B鎂合金熱力學數(shù)學模型的驗證45-46
• 3.5.1 峰值應力實驗值和模型預測值的對比45-46
• 3.5.2 峰值應變實驗值和模型預測值的對比46
• 3.6 本章小結46-48
• 第四章 AZ31B鎂合金中厚板熱軋制過程力學數(shù)學模型48-62
• 4.1 鎂板單道次熱軋過程流變應力數(shù)學模型的建立及對比驗證48-51
• 4.2 鎂板熱軋制變形抗力模型的新建及對比驗證51-55
• 4.2.1 采用二次曲線和直線方程來建立51-53
• 4.2.2 考慮應變軟化特性來建立53-55
• 4.3 鎂合金單道次熱軋制過程數(shù)學模型計算及對比驗證55-60
• 4.3.1 鎂板熱軋制特性分析55-56
• 4.3.2 軋制變形區(qū)域參數(shù)幾何模型56-57
• 4.3.3 變形區(qū)域單位壓力模型的修正計算57-58
• 4.3.4 鎂板單道次熱軋制力模型的計算58-60
• 4.4 本章小結60-62
• 第五章 AZ31B鎂合金中厚板軋制熱力耦合場數(shù)學模型建立及驗證62-78
• 5.1 單道次軋制區(qū)域應變及應變速率值分布數(shù)學模型的建立及驗證62-64
• 5.1.1 應變及應變速率值分布數(shù)學模型的建立62-63
• 5.1.2 應變及應變速率值分布數(shù)學模型的驗證63-64
• 5.2 中厚鎂板單道次軋制溫度場數(shù)學模型建立及驗證64-73
• 5.2.1 工藝條件分析64-65
• 5.2.2 中厚鎂板熱軋制區(qū)域溫度場模型的建立65-72
• 5.2.3 中厚規(guī)格鎂板軋制溫度場試驗值和模型預測值的對比72-73
• 5.3 AZ31B鎂合金中厚板軋制應力場數(shù)學模型建立及驗證73-77
• 5.3.1 應力場數(shù)學模型的建立73-76
• 5.3.2 不同軋制區(qū)域應力模擬值和模型預測值的對比76-77
• 5.4 本章小結77-78
• 第六章 AZ31B中厚鎂板單道次熱軋后組織性能預測模型78-86
• 6.1 鎂板單道次變條件軋后微觀組織分析78-80
• 6.1.1 不同壓下量單道次熱軋后鎂板顯微組織78
• 6.1.2 不同軋制速度單道次熱軋后鎂板顯微組織78-79
• 6.1.3 不同初軋溫度單道次熱軋后鎂板顯微組織79-80
• 6.2 中厚AZ31B鎂板不同條件熱軋后的室溫拉伸力學特性80-81
• 6.3 AZ31B鎂合金熱軋后晶粒尺寸與抗拉強度預測模型的建立及驗證81-85
• 6.3.1 鎂板軋后平均晶粒尺寸預測模型的建立及驗證81-83
• 6.3.2 鎂板軋后抗拉強度預測模型的建立及驗證83-85
• 6.4 本章小結85-86
• 第七章 結論86-88
• 參考文獻88-92
• 致謝92-94
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄94

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