【摘 要】
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镁合金由于本身密度小、比强度高等优点,越来越受到人们的重视。其管材制品被广泛应用于航空、医疗及光学等领域。我国作为世界第一的镁资源储备大国,是生产及出口原镁的最大国家。但由于国内镁合金加工技术和装备研究起步较晚,高端领域所需镁合金制品仍需大量进口。与此同时,加工技术的落后主要表现在加工成本高和产品质量性能较差,因此,开发研制新的加工工艺是镁合金技术研究的首要任务。本文针对镁合金管材生产提出采用连续
【基金项目】
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山西省科技攻关项目-镁合金管材可控张力热连轧工艺与设备开发(20140321008-08);
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镁合金由于本身密度小、比强度高等优点,越来越受到人们的重视。其管材制品被广泛应用于航空、医疗及光学等领域。我国作为世界第一的镁资源储备大国,是生产及出口原镁的最大国家。但由于国内镁合金加工技术和装备研究起步较晚,高端领域所需镁合金制品仍需大量进口。与此同时,加工技术的落后主要表现在加工成本高和产品质量性能较差,因此,开发研制新的加工工艺是镁合金技术研究的首要任务。本文针对镁合金管材生产提出采用连续纵连轧的工艺可行性研究和工艺方案探索,旨在提高镁合金管材的生产效率和提升镁合金管的力学性能。现今国内外镁合金管材生产的主要采用拉拔、挤压成型方法进行加工。其中,拉拔镁合金管材需经过多道次变形才能得到所需要的变形量,管材表面质量较差,并受到管材长度制约;挤压工艺模具磨损程度较严重,管材内部晶粒组织均匀性较差,织构特性显著。更主要的缺陷在于现有工艺生产效率较低、成本高,限制了镁合金管材广泛应用。本课题从镁合金管连轧成形角度出发,针对AZ31镁合金管展开工艺方案轧制可行性研究,并提出相应的工艺方案和具体参数。主要研究内容及相应的结论如下:(1)从镁合金材料本身出发,探讨成形过程中的镁合金组织具有的塑性滑移机制、热变形行为和动态再结晶过程,构建精确的本构模型;(2)在纵连轧工艺的基础上,结合镁合金变形性能特征,开发适合镁合金纵连轧的孔型设计方案以及轧制数学模型;(3)采用Deform-3D平台,结合热模拟实验对镁合金管材的纵连轧轧制过程进行数值模拟,得出镁合金管在连轧过程中的应力、应变、温度场及力能参数变化规律;分析镁合金损伤的成因,得出合理的纵连轧工艺方案;(4)借助实验室现有连轧机组,建立新型镁合金纵连轧工艺过程的实验研究方案,验证镁合金纵连轧工艺理论;重点通过加工过程中微观组织的变化,确定镁合金纵连轧的可行性;(5)通过镁合金纵连轧理论研究结果、有限元对过程的模拟分析,以及实验研究的结果,提出新型镁合金纵连轧工艺方案,为生产实践提出可靠的基础研究成果。本文经过理论研究和工艺方案开发,实验证明对于AZ31镁合金管采用纵连轧方法具有较好的一致性;其工艺方案可行、管材性能满足镁合金管使用性能的要求。
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