復(fù)合能場鑄軋AZ31B鎂合金流變成形及后續(xù)退火工藝研究.pdf

1、鎂合金因其低密度、高比強(qiáng)度和高比剛度、優(yōu)異的電磁屏蔽性等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于交通工具、電子電器工業(yè)、冶金、航空航天、國防軍工等領(lǐng)域中，因此被稱為“21世紀(jì)綠色結(jié)構(gòu)材料”。鎂合金的鑄軋工藝具有快速凝固、節(jié)能、低成本等特點(diǎn)，在鑄軋成形過程中引入電磁超聲等外場可獲得超細(xì)晶粒組織，改善合金塑性。本文借助于大型仿真軟件ANSYS，建立有限元模型并施加邊界條件，對AZ31B鎂合金電磁超聲鑄軋過程的溫度場和流場進(jìn)行了模擬仿真。同時研究了退火對鎂合金鑄軋

2、板后續(xù)加工性能的影響，主要研究內(nèi)容及成果有:
　　 (1)簡述了電磁場、超聲波及電磁超聲復(fù)合能場的基本理論，以及探討了外場對鎂合金鑄軋實(shí)驗(yàn)過程的作用機(jī)理。
　　 (2)建立了鎂合金鑄軋過程的三維有限元模型，并對其鑄嘴內(nèi)腔施加分流塊前后的流場進(jìn)行模擬仿真，獲得在鑄嘴內(nèi)腔施加分流塊后，熔體的流場分布。
　　 (3)建立了電磁場三維有限元模型，施加電磁邊界條件，模擬出磁感應(yīng)強(qiáng)度及洛倫茲力在熔體中的大小及分布;并疊加超聲

3、波振動的邊界條件，得到不同鑄軋參數(shù)下電磁超聲熔體的溫度場和流場分布。對比分析知:電磁感應(yīng)的洛倫茲力使熔體在流動過程中產(chǎn)生一個水平速度分量，增加了其與周圍的換熱強(qiáng)度，超聲波的振動分流及聲流攪拌促使熔體出口速度更均勻，進(jìn)而使冷卻區(qū)變窄，鑄造區(qū)及軋制區(qū)變長，板材的力學(xué)性能提高，其出口溫度相對降低。電磁超聲作用下的前箱溫度應(yīng)合理控制在695℃～705℃，其速度為2.2m/min～2.6m/min。
　　 (4)對AZ31B鎂合金普通鑄軋

4、板與電磁超聲鑄軋板進(jìn)行了不同溫度、不同時間的退火處理。通過金相組織、力學(xué)性能、能譜分析及硬度測試等一系列實(shí)驗(yàn)，得出普通鑄軋板的開始再結(jié)晶溫度為300℃，而電磁超聲鑄軋板的開始再結(jié)晶溫度為250℃;在250℃×4h內(nèi)，兩種鑄軋板均未完全再結(jié)晶;而在300℃×4h時，普通鑄軋板與電磁超聲鑄軋板其晶粒度分別為14μm～19μm和8μm～13μm，電磁超聲鑄軋板的析出相較普通鑄軋板更充分彌散到基體中，而且電磁超聲鑄軋板的硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度