鎂合金軋制變形及邊裂機制研究.pdf

1、鎂合金作為最輕的金屬之一，被廣泛的應用到各種交通工具和移動產品上。軋制是鎂板生產最主要的方式。但是由于金屬鎂固有的晶體結構和物理性質，在鎂合金的塑性變形及鎂板軋制的過程中很容易出現裂紋等缺陷。為了研究鎂板軋制裂紋產生的原因，本文運用有限元技術，結合損傷理論，以及Gleeble熱塑性物理模擬、實驗室軋制、XRD等織構分析手段、SEM、金相分析等實驗手段，系統(tǒng)的研究了鎂合金塑性變形的特點，尤其是各向異性對鎂合金彈塑性變形的影響；鎂合金塑性變

2、形中的損傷行為，以及影響鎂板軋制邊裂和軋板組織的諸多因素；并制定了鎂板軋制邊裂預測和改進的方案。
　　 鎂合金塑性變形及損傷行為的研究表明：(1)塑性變形過程中，鎂合金的各向異性行為非常顯著。初始織構將嚴重影響鎂合金變形后的形狀，及變形過程中的應力-應變特征。當加載方向垂直于密排六方品格的c軸，將出現明顯的屈服現象；且變形將優(yōu)先發(fā)生在沿著c軸的方向，使圓柱形試樣的截面形狀呈橢圓形。(2)鎂合金塑性變形的各向異性具有強烈的溫度和應

3、變速率依賴性。溫度越低，應變速率越高，各向異性越明顯。且即使在400℃的較高溫度，如果應變速率很大，則依然有很強烈的各向異性。(3)建立了考慮各向異性因素的鎂合金彈塑性變形的本構方程：σ=Cijεe+σ1cosxcosλ。(4)鎂合金的初始晶體取向、變形溫度、應變速率等對塑性損傷有很大的影響，尤其初始織構將決定裂紋的擴展方向，使標準拉伸斷口呈現取向性的橢圓形。(5)建立了綜合考慮溫度、應變速率，及晶體取向的損傷本構方程：()
　　

4、 基于鎂合金塑性變形本構和塑性損傷理論，用實驗和有限元方法研究鎂合金軋板邊裂的結果表明：(1)初始織構對鎂板軋制成形性有重大影響。當初始晶體結構的c軸垂直于鎂板ND方向的時候，道次壓下量62％未見邊裂；而具有基面織構的鎂板容易發(fā)生邊裂。(2)鎂板的形狀對軋制邊裂的影響可以用下面的方程預測，D=-0.124+0.09X-0.008X2，X=寬/厚，0

5、型，能夠成功地預測壓下量、溫度、形狀等因素對軋制邊裂的影響以及多道次軋制過程，與實驗結果吻合。(4)鎂板的組織和邊裂相互影響。微裂紋先在晶粒粗大的邊部形成，然后穿晶擴展，在裂紋尖端的塑性區(qū)使晶粒細化，最后形成沿著裂紋的細小晶粒帶。
　　 通過鎂合金彈塑性變形和損傷的研究、軋制實驗和有限元模擬，建立了基于溫度、壓下量和道次的軋制成型圖、諸多經驗方程、有限元模型，以指導鎂合金的軋制，避免邊裂。制訂了能夠實現少道次大壓下量無邊裂軋制的