不同热轧工艺对ZK61镁合金板材塑性变形的影响

针对镁合金因其典型的密排六方结构在室温条件下难以成形的问题,采用多道次同步热轧结合异步温轧的加工工艺,制备了具有高抗拉强度和伸长率的ZK61镁合金薄板,并结合宏观轧制有限元模拟方法详细分析了轧制过程中板材的塑性变形机制。拉伸实验结果表明:随着轧制的进行,板材的各向异性变弱,力学性能不断提升,抗拉强度达到398.9 MPa,伸长率达到30.4%。模拟结果显示:在同步轧制时,最大等效应力值随轧制的进行略微增加,而异步轧制时的最大等效应力值随轧制的进行逐渐降低;同步轧制前几道次的轧件的等效塑性应变并不均匀,但随着轧制的进行和后续的异步轧制,板材的塑性应变逐渐均匀。

基于多尺度模型的镁合金薄板温轧再结晶和织构

建立多尺度模型阐明了镁合金薄板再结晶和织构演变机制。先用有限元法数值计算异步温轧工艺过程,得到了等效塑性应变、应变速率等结果,并以此作为初始边界条件引入基于位错密度演化的硬化方程,得到了VPSC(Visco-Plastic Self-Consistent)粘塑性自洽模型、实现了CA(Cellular Automata)元胞自动机模型的耦合计算,得到了宏观尺度上的应力与应变、微观尺度上的动态再结晶微观组织和变形织构。研究了异步温轧过程中应变速率对动态再结晶微观组织的影响,并用电子背散射衍射技术(EBSD)实验验证了在不同冷却条件下温轧AZ31镁合金薄板的微观组织。模拟结果表明:适当提高应变速率可细化晶粒;轧制后空冷处理的板材基面织构的弱化程度更高,有利于提高沿板材厚度方向的变形能力。

ME21稀土镁合金薄板微观组织的多尺度研究

为了获得细化的晶粒和弱化的基面织构,开发高性能镁合金薄板,利用多尺度计算模型对镁合金微观变形机制进行研究是非常必要的.本文采用有限元法对异步温轧工艺过程进行了数值计算,获得了等效塑性应变及应变速率结果,将此结果作为初始边界条件导入到微观黏塑性自洽模型VPSC(visco-plastic self-consistent)中,实现了宏微观多尺度的耦合计算.进一步利用电子背散射衍射EBSD(electron backscatter diffraction)技术对变形后样品的微观组织及织构进行表征,并采用VPSC模型确定了在温轧变形条件下的各滑移系及孪晶的相对开启量.结果表明,随着压下量的增加,并未发生基面织构强化,异步温轧工艺方式为开发稀土镁合金薄板甚至箔材提供了可能.不同的冷却方式下,水冷板材较空冷板材晶粒细化效果更加明显,综合力学性能更好.