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AZ31镁合金带材热辊轧制温度及变形均匀性

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中国有色金属学报 2023年第12期33卷 3991-4001页

作者：梅瑞斌包立张欣李长生刘相华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院秦皇岛066004

利用热-力耦合有限元法分析不同工艺参数对热辊轧制AZ31镁合金常温带材过程温度及变形规律,并开展免道次间退火的多道次热辊轧制带材实验和组织性能测试。结果表明:热辊轧制能够实现轧件温升与轧制变形同步进行。在接触换热和热传导作用... 详细信息

利用热-力耦合有限元法分析不同工艺参数对热辊轧制AZ31镁合金常温带材过程温度及变形规律,并开展免道次间退火的多道次热辊轧制带材实验和组织性能测试。结果表明:热辊轧制能够实现轧件温升与轧制变形同步进行。在接触换热和热传导作用下,带材表面与心部温差先增加后减小。入口厚度、辊面温度及压下率增加和轧制速度降低使得带材温升更为显著。带材表面和心部的应变速率差呈周期性上下波动,减小入口厚度和轧制速度有利于变形均匀性调控,辊面温度为300~400℃、轧制速度0.01~0.1 m/s、单道次压下率20%~30%的条件有助于改善温度和变形均匀性。多道次热辊轧后,带材组织内存在小于1μm的超细晶晶粒,平均晶粒尺寸约为2~3μm;带材最大伸长率约为30.7%,抗拉强度达到372 MPa,力学性能较优。

关键词：热辊轧制 AZ31镁合金有限元温度变形均匀性

AZ91D镁合金热塑性行为及热辊轧制过程再结晶组织模拟

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中国有色金属学报 2022年第5期32卷 1289-1301页

作者：梅瑞斌史现利包立李长生刘相华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院秦皇岛066004

采用单道次压缩试验在温度200~450℃、应变率0.001~1 s^(−1)范围内对AZ91D镁合金的热变形行为进行研究。依据应力−应变曲线通过线性拟合和非线性回归建立了AZ91D镁合金热变形下动态再结晶体积分数模型,并通过二次程序开发实现了热辊轧... 详细信息

采用单道次压缩试验在温度200~450℃、应变率0.001~1 s^(−1)范围内对AZ91D镁合金的热变形行为进行研究。依据应力−应变曲线通过线性拟合和非线性回归建立了AZ91D镁合金热变形下动态再结晶体积分数模型,并通过二次程序开发实现了热辊轧制过程的组织模拟。结果表明:随着辊面温度的升高和压下率的增加,动态再结晶体积分数显著增加,单道次轧制过程动态再结晶发生不充分。多道次轧制过程有利于轧制过程动态再结晶充分发生,辊面温度为300℃时,三道次轧制后动态再结晶体积分数接近85%,在五道次轧制后动态再结晶基本完成;当辊面温度继续升高至350℃时,三道次轧制后继续进行轧制会导致再结晶晶粒长大。实测金相组织分布与预测结果较为吻合,建立的动态再结晶模型可用于动态再结晶演变规律的定量模拟和定性分析。

关键词：动态再结晶热辊轧制镁合金带材数值模拟组织

Fe-6.5%Si钢与AZ31镁合金热辊轧制工艺及组织研究

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Fe-6.5%Si钢与AZ31镁合金热辊轧制工艺及组织研究

作者：杜永霞东北大学

学位级别：硕士

硅钢、钛合金、镁合金、高强钢等金属带材在航空航天、电子器件、医疗器械、化工等领域应用广泛,由于该类合金在常温下变形抗力大、加工硬化严重及塑性成形困难等问题制约了带材的轧制工艺参数控制和产品深度研究应用。对轧辊进行预热... 详细信息

硅钢、钛合金、镁合金、高强钢等金属带材在航空航天、电子器件、医疗器械、化工等领域应用广泛,由于该类合金在常温下变形抗力大、加工硬化严重及塑性成形困难等问题制约了带材的轧制工艺参数控制和产品深度研究应用。对轧辊进行预热从而保持变形温度是提高该类合金带材轧制过程塑性能力的重要因素。本文以典型难变形合金Fe-6.5%Si及AZ31镁合金为研究对象,利用热模拟实验、热辊轧制实验及组织性能测试等手段研究探索其较宽变形温度范围内变形机制和组织演变规律。主要研究内容及结论如下:1.开展了 Fe-6.5%Si钢在变形温度为300℃～600℃,应变速率为0.05 s-1～5 s-1条件下的单道次压缩实验。显著的加工硬化作用使流变应力随着变形量的增加和温度的降低而增大。达到峰值后,加工硬化速率接近于软化速率,流变应力进入平稳状态。基于常用的冷变形本构关系描述方程,引入变形温度和应变速率描述材料系数,通过非线性回归和线性拟合得到Fe-6.5%Si钢的硬化阶段本构方程,为:σ=(2674.54-2.06T)·ε0.07541ε-0.021exp(711/T)2.研究了 Fe-6.5%Si钢变形温度为800℃～1100℃,应变速率为0.01 s-1～1 s-1条件下的应力应变曲线,高温条件下材料发生了显著动态再结晶,流变应力峰值随着应变速率的增加和变形温度的降低显著升高。利用Arrhenius方程推导出Fe-6.5%Si高硅钢峰值应力本构关系,在流变应力达到峰值时,材料结构因子A为2.16 ×10-14s-1,应力水平因子α为0.013591 MPa-1,应力指数n为2.495333和变形激活能Q为342.199 KJ/mol。3.在轧辊预热300℃条件下,开展了 Fe-6.5%Si钢300℃～700℃的温轧及轧后退火工艺实验。Fe-6.5%Si钢温轧后组织晶粒变化明显,随着带材温度的升高,组织由孪晶转变为再结晶组织,继续升高温度,再结晶晶粒长大。轧后退火组织中孪晶消失,晶粒尺寸随着带材轧制温度升高变大。由于Fe-6.5%Si合金变形抗力大,导热性差、导致热辊温轧单道次压下率受到限制。4.在常规轧制工艺条件下,带材出炉后温降过快,使AZ31镁合金带材轧制过程中产生了大量孪晶,轧制一道次+退火后组织为均匀分布的静态再结晶晶粒。随着轧制道次增加,由于温度和变形不均匀性使多道次轧制+退火后组织中出现不完整晶粒,大晶粒间夹杂着细小的再结晶晶粒且晶粒内部存在孪晶,道次间退火使再结晶晶粒产生了显著长大,不利于多道次变形过程晶粒细化效率。5.为抑制带材温降带来的变形不均和晶粒细化效果弱化问题,基于感应加热技术实现了轧辊轧制过程轧辊加热技术,研究了不同辊面温度和不同加热方式下对镁合金带材轧制过程组织演变规律,辊面温度降低时,镁合金内部发生了孪生,当辊面温度升高到250℃以上时,发生了显著的动态再结晶,随着温度继续升高,动态再结晶更为充分。当轧辊温度为300℃时,组织发生了充分的动态再结晶,带材组织为细小等轴晶,晶粒平均尺寸约为1 μm～2μm,晶粒细化十分明显,且组织分布均匀,热辊轧制常温镁合金带材不仅能够实现单道次大压下量,且能够有效细化晶粒。

关键词：热辊轧制 Fe-6.5%Si钢 AZ31镁合金本构方程晶粒细化

AZ91镁合金热辊轧制过程塑性行为及组织演变研究

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AZ91镁合金热辊轧制过程塑性行为及组织演变研究

作者：李勤浩东北大学

学位级别：硕士

镁合金室温塑性变形能力差,轧制过程中板带材易产生裂纹,极大影响了镁合金的应用前景。镁合金轧前加热及轧辊预热从而保持变形温度对提升镁合金板带材轧制变形能力至关重要。本文以AZ91镁合金为研究对象,利用高频感应加热技术对轧辊进... 详细信息

镁合金室温塑性变形能力差,轧制过程中板带材易产生裂纹,极大影响了镁合金的应用前景。镁合金轧前加热及轧辊预热从而保持变形温度对提升镁合金板带材轧制变形能力至关重要。本文以AZ91镁合金为研究对象,利用高频感应加热技术对轧辊进行实时加热,通过轧辊热量输出保证带材变形温度。基于对轧后带材进行组织和力学性能的测试和分析,探索AZ91镁合金不同辊面温度、轧制道次、压下量轧制后组织演变和塑性行为。主要研究内容及结论如下:1.开展了不同辊面温度200-350℃、不同初始状态及轧制道次下AZ91镁合金热辊轧制实验,并对不同辊面温度和道次轧制后的铸轧态和挤压态AZ91镁合金带材进行室温拉伸试验。辊面温度较低时,组织中出现大量孪晶,随着辊面温度升高,组织内发生显著动态再结晶;随着轧制道次增加,塑性变形量增加进一步促进了动态再结晶的发生;当辊面温度为350℃,铸轧态和挤压态AZ91镁合金经历五道次总压下量约80%轧制后,带材均发生了充分的动态再结晶,组织晶粒细小分布均匀,平均晶粒尺寸由原始组织的43.7μm和97.3μm分别细化至3.4μm和3.2μm。2.随着辊面温度升高,挤压态轧后带材组织的（0002）基面织构强度逐渐减弱;辊面温度相同时,轧制道次的增加使得（0002）基面织构强度增大。在辊面温度350℃五道次轧制后,而挤压态组织中（0002）基面最大极密度由原始试样的14.97减弱至5.7。挤压+轧制的复合工艺可以获得弱基面织构的镁合金板带材。在辊面温度为350℃五道次总变形量约80%轧制后带材具有优良的综合力学性能,铸轧态和挤压态AZ91镁合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为185 MPa、333MPa、29.5%和 193MPa、331MPa、31.3%。3.开展了 AZ91镁合金单道次不同压下量的热辊轧制实验,辊面温度为350℃,初始状态为铸轧态和挤压态,并对轧后带材进行室温拉伸性能分析。压下量较低为30%时,变形主要是基面和非基面滑移,在晶界处产生了部分动态再结晶;当压下量为40%-50%时,组织中发生大量变形孪晶,孪生协调变形;当单道次压下量进一步增加至70%左右时,组织发生了完全的动态再结晶,晶粒明显细化且分布均匀,铸轧态平均晶粒尺寸约为4.9μm,挤压态平均晶粒尺寸约为6.1μm。在辊面温度为350℃经过单道次72%大压下量轧制后,轧制态和挤压态AZ91镁合金带材均呈现出弱的（0002）基面织构,基面织构最大极密度分别为4.76和5.11。热辊单道次大应变轧制工艺可以获得弱基面织构的镁合金板带材。4.随着压下量的增加,轧后带材的力学性能均有了显著提升。在单道次大压下量72%轧制后,铸轧态和挤压态AZ91镁合金均表现出良好的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为172MPa、319 MPa、21.2%和177MPa、317 MPa、21.9%。总之,热辊轧制工艺有效地保证了镁合金板带材轧制过程中的变形温度,提高了镁合金的塑性变形能力,通过不同轧制工艺参数的设置,可以获得具有优良综合力学性能的薄板带材。

关键词： AZ91镁合金热辊轧制显微组织塑性行为晶粒细化

热辊轧制AZ31镁合金带材过程变形规律研究

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锻压装备与制造技术 2023年第4期58卷 115-122页

作者：张碧辉王继州侯俊卿包立梅瑞斌中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北秦皇岛066010 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院河北秦皇岛066004

本文利用有限元软件DEFORM分析了初始厚度、轧辊温度、压下率及轧制速度对热辊轧制AZ31镁合金冷带材过程接触压力、速度、等效应力、等效应变及等效应变速率分布规律。结果表明:热辊对轧件起到了显著加热作用,轧件温度明显升高,表面与... 详细信息

本文利用有限元软件DEFORM分析了初始厚度、轧辊温度、压下率及轧制速度对热辊轧制AZ31镁合金冷带材过程接触压力、速度、等效应力、等效应变及等效应变速率分布规律。结果表明:热辊对轧件起到了显著加热作用,轧件温度明显升高,表面与心部温差先增加后减小。接触压力在刚端与塑性交界面急剧增加然后降低,进入塑性变形区再次增加至前滑区降低,从入口端到出口端速度和等效应变呈近似S型增加,等效应力和等效应变速率整体变化趋势是先增加后降低。稳态轧制力随初始厚度、压下率和轧辊温度变化呈近似线性变化,随轧制速度增加呈指数增加。初始厚度增加加大了表面和心部变形速度差及等效应变和应变速率的不均匀分布。相比压下率较小时的压缩变形,随着压下率增加剪切变形量增大,且轧辊热量更易传递至心部,变形更均匀。当轧制速度较大时,表面和心部等效应力、等效应变与等效应变速率差值显著增加,不利于均匀性变形。

关键词：热辊轧制 AZ31镁合金应力应变变形有限元

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不同加热轧制AZ91镁合金带材数值模拟及试验验证

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中国冶金 2022年第1期32卷 112-120页

作者：梅瑞斌史现利包立张碧辉侯俊卿李长生东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院河北秦皇岛066004 中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司钢铁研究院河北秦皇岛066010

利用有限元法研究了热辊热带(HSR-HR)、热辊冷带(NSR-HR)和冷辊热带(HSR-NR)3种不同加热方式下AZ91镁合金轧制过程热-力行为,并进行了大压下率热辊冷带工艺试验和组织性能分析。结果表明,HSR-HR、NSR-HR及HSR-NR 3种加热轧制方式的应力... 详细信息

利用有限元法研究了热辊热带(HSR-HR)、热辊冷带(NSR-HR)和冷辊热带(HSR-NR)3种不同加热方式下AZ91镁合金轧制过程热-力行为,并进行了大压下率热辊冷带工艺试验和组织性能分析。结果表明,HSR-HR、NSR-HR及HSR-NR 3种加热轧制方式的应力三轴度依次增大,中性点附近应力状态软性系数依次减小。热辊冷带方式通过热量传递兼具变形和退火双重作用,确保了轧件变形温度和变形均匀性,有利于镁合金塑性变形极限提升和轧制过程裂纹愈合。辊面温度达300℃以上时,3道次轧后镁合金带材宏观形貌较好,组织发生了充分的动态再结晶,晶粒细化明显,有效提高了镁合金室温塑性和强度。辊面温度为350℃和轧制压下率为67%条件下,轧后带材抗拉强度和伸长率分别达312 MPa和32.3%。

关键词：热辊轧制 AZ91镁合金带材数值模拟应力状态参数组织性能

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控制与减少1200mm轧机断辊事故的对策

河南冶金 2004年第6期12卷 47-48页

作者：李力程永固安阳钢铁股份有限公司安阳钢铁股份有限公司第三轧钢厂高级工程师河南安阳455004

针对 12 0 0mm热轧薄板轧机在生产中断辊事故多 ,辊耗高的问题 ,提出相应的控制对策 ,取得了良好的效果。

关键词：轧机断辊热辊轧制辊温补偿保护装置