镁/铝合金爆炸复合板轧制过程的数值模拟

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镁/铝叠层复合板作为一种新型的叠层复合材料,它能够充分发挥镁合金和铝合金的性能优势。同样,爆炸+轧制复合法作为一种生产叠层复合材料的工艺方法,它不仅能够摒弃爆炸复合法生产的叠层复合板具有表面质量差、板材较厚等缺点,而且不需像直接轧制法那样对轧机能力有较高的要求,同时还会使复合板的性能有很大程度的改善。因此,利用爆炸+轧制的工艺方法生产镁/铝叠层复合板具有很好的应用前景和潜在的商业价值。然而在镁/铝爆炸复合板实际轧制时,由于两种金属流动性差异较大,复合板经轧制后会出现较大的弯曲变形和界面开裂等现象。因此,设计合理而准确的轧制工艺是镁/铝爆炸复合板成功轧制的前提。截止目前,国内外研究学者关于AZ31B/6061爆炸复合板后续轧制工艺的研究还未深入进行。随着计算机技术的飞速发展和进步,有限元数值模拟以其独特的优势得到科技人员的广泛关注和重视。为此,本文希望通过数值模拟与实验相结合的方法,制订镁/铝爆炸复合板的轧制工艺方案,为其轧制生产提供理论指导和参考依据。本文对AZ31B/6061爆炸复合板在300℃~400℃间进行了热处理,比较了镁/铝爆炸复合板界面扩散层和微观组织的变化,确定了镁/铝爆炸复合板合适的轧前保温时间;利用Gleeble1500热模拟试验机获取了不同温度下AZ31B镁合金和6061铝合金的高温流变曲线,将其导入ANSYS/LS-DYNA有限元软件中模拟了AZ31B/6061爆炸复合板在不同轧制条件下的变形情况,对复合板轧后的宏观形貌以及界面的相对变形量进行了对比与分析,确定了合适的轧制条件;最后将AZ31B/6061爆炸复合板轧前保温时间与模拟结果中合适的轧制条件相结合,制订了镁/铝复合板由厚板向薄板轧制的工艺方案,并对方案进行了完整模拟和修正。结果表明:15mm厚的镁/铝爆炸复合板在前六个道次中选择轧制温度为375℃,第七、八道次选择轧制温度为350℃,采用压下率逐渐减小的工艺方法,可以轧制出2mm厚且弯曲程度较小的镁/铝复合薄板。
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