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电脉冲辅助镁合金AZ31室温轧制边裂抑制规律性的研究

电脉冲辅助镁合金AZ31室温轧制边裂抑制规律性的研究

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作者：史立强燕山大学

学位级别：硕士

镁合金在室温下成形性差,轧制成形时容易发生边裂。为此,借鉴高能脉冲电流绕流效应在裂纹尖端的局部高温现象,以实现轧制过程中对边裂的动态抑制。电脉冲辅助轧制不需要进行整体的加热,是一种有效的常温加工手段。研究电脉冲作用下镁合... 详细信息

镁合金在室温下成形性差,轧制成形时容易发生边裂。为此,借鉴高能脉冲电流绕流效应在裂纹尖端的局部高温现象,以实现轧制过程中对边裂的动态抑制。电脉冲辅助轧制不需要进行整体的加热,是一种有效的常温加工手段。研究电脉冲作用下镁合金裂纹尖端的温度变化规律,探索建立电脉冲作用抑制镁合金轧制边裂以提高成形性的工艺体系,对实际生产加工具有重要意义。本文以AZ31镁合金板材为对象,以电脉冲辅助轧制抑制边裂为主线展开研究,进行以下工作:(1)研究室温轧制时不同厚度的镁合金裂纹萌生发展规律。实验表明板材初始宽厚比越大,裂纹的萌生、裂纹到达极限所需要的压下率越大,到达极限状态时裂纹的个数越少,裂纹在宽度方向上的长度越短。(2)研究不同裂纹形态时电脉冲的作用效果,观察通电后裂纹形态的变化,测量在不同压下率下、不同脉冲参数、不同通电时间时试件表面的温度分布,并布与有限元模拟对比。结果表明脉冲宽度、电压与频率均会对板材表面温度场产生很大影响。有限元模拟发现板材表面裂纹状态、施加在试件两端的电压值大小与施加时间均会对板材表面温度场产生影响,宽度上最大温度差值91.6℃。电脉冲处理的轧制后试件裂纹尖端出现明显钝化,抑制了裂纹的扩展。(3)探究轧制过程中改变脉冲参数时镁合金的裂纹变化规律。结果表明增大电脉冲的电压、频率和脉宽,会提高镁合金试件的轧制时的温度,使得在轧制过程中,板材表面的裂纹长度减小。所用电源采用300V-500Hz-80μs的效果最佳,其裂纹长度在120mm后得到了抑制。此外不同长度的镁合金试件通过改变导入脉冲电流的长度从而改变电流作用时间也会使裂纹得到抑制。

关键词：镁合金边裂非均匀温度场裂纹尖端钝化电脉冲轧制

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