AZ31B镁合金中厚板轧制热力耦合场数学模型.PDFVIP

第45 卷 第5 期 稀有金属材料与工程 Vol.45, No.5 2016 年 5 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING May 2016 AZ31B 镁合金中厚板轧制热力耦合场数学模型 1,2 1 1 1 1 贾伟涛 ，马立峰 ，刘鹏涛 ，徐海洁 ，蒋亚平 ( 1. 太原科技大学 山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室，山西 太原 030024) (2. 东北大学 材料电磁过程研究教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110819) 摘 要：采用 Gleeble- 1500D 热力模拟试验机对铸态 AZ31B 镁合金圆柱试样进行了宽范围变形条件下的热压缩试验， 拟合热压缩试验数据，针对镁合金应变软化特性建立了一种新的热力本构模型；依托于 Deform-3D 对镁板的实际热轧 过程进行了热力仿真分析，依据轧制理论假设、宏观连续介质力学以及热力学原理，采用数学解析的方法建立了镁板 热轧制区域中的应变、应变速率值分布模型以及三维温度场、应力场数学模型。研究结果表明：新建的热力本构模型 预测精度较高，平均相对误差为 5.1% ；建立的轧制变形区域中的应变、应变速率值分布模型，温度场数学模型以及热 力耦合场数学模型不仅形式简单易于为生产利用，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。 关键词：AZ3 1B 镁合金；热力本构；应力场；热-力耦合 + 中图法分类号：TG 146.2 2 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2016)05- 1175-07 镁板的热轧过程是一个复杂的热力耦合过程，温 表 1 AZ31B 镁合金板材化学成分 度和应力分布是影响镁板轧制缺陷的重要因素，而针 Table 1 Chemical composition of AZ31B magnesium alloy sheet (ω/%) 对镁板热轧制温度场和应力场的现有研究多是对分布 Al Zn Mn Fe Si Cu Ni Mg 特性的阐述，仍未有准确的机理模型来表征轧制变形 3.37 0.86 0.29 0.04 0.1 0.0015 0.0047 Bal. 区域，所建的热力耦合模型也多局限于求解困难的热 力学理论关系式，导致了镁板实际轧制生产中模型不 在铸坯内部的相同部位进行取样，切取 Φ8 mm × [1~6] 12 mm 的圆柱试样，采用Gleeble- 1500D 热模拟试验 能被充分引用 。本研究的目的就是建立可导入 Deform 软件的铸态 AZ31B 镁合金材料模型，保证有 机对圆柱试样在温度为250 、300 、350 、400 、450 ℃， 限元软件热力耦合分析数据的精确度；针对真应力- 应变速率为0.005 、0.05 、0.5 和5 s- 1 条件下进行压缩 真应变的曲线特性建立预测精度较高的热力本构模 试验，试验最大变形量为 60% ，升温速率为5 ℃/s ， 型；基于轧制理论假设、宏观连续介质力学以及热力 保温90 s 后连续压缩变形，变形后用水激冷。 学原理，依托于 Deform 刚塑性有限元对宽范围轧制 依托于Deform-3D 刚塑性有限元软件，对镁板热 条件镁板热轧过程的热力仿真数据，采用数学解析的 轧制过程进行热力耦合数值