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基于多尺度模型的鎂合金薄板溫軋再結晶和織構

971   編輯：中冶有色網   來源：孫賀,陳明,程明,王瑞雪,王旭,胡小東,趙紅陽,巨東英  
2024-04-10 14:48:44
鎂合金的比強度和比剛度高、阻尼減震性能和導熱性能好、密度低，被譽為最有應用前景的“21世紀綠色工程材料” 材料的變形性能最終取決于材料的微觀組織結構 純鎂及其合金具有密排六方晶胞結構，決定其變形過程中所能開動的滑移系有限，使鎂合金在室溫下的塑性變形能力較弱[1] 使用多晶體塑性力學模型，能從微觀角度模擬滑移、變形機制和分析變形機制對塑性變形過程的影響，從而得到鎂合金再結晶和織構演化機理 Lebensohn R[2]等首先用VPSC(Visco-Plastic Self-Consistent model)粘塑性自洽模型數值模擬分析了鋯合金在不同溫度下的力學響應和再結晶織構演變 Goetz和Seetharama[3]首次將CA(Cellular Automata)元胞自動機法用于研究動態再結晶 該方法使再結晶問題簡單化，至今仍廣泛用于模擬各種金屬的動態再結晶過程 在金屬的塑性成形過程中，常伴隨著位錯密度的改變 Kock和Mecking[4]將位錯密度理論進一步發展并提出了描述位錯密度演化的唯象模型(KM模型) 對于具有中、低層錯能的金屬材料，當其在高溫環境下發生塑性變形時內部很容易發生動態再結晶 Cram[5]等提出，只有當金屬內部位錯密度大于或等于臨界值時才發生形核 基于上述研究，Tang[6]等對于動態再結晶過程中位錯密度提高導致的加工硬化與軟化回復提出位錯密度演化的簡化硬化公式，為建立多尺度模型提供了一定的參考依據 Zhou[7]等采用基于位錯密度演化的硬化公式的粘塑性自洽模型和形核生長過程的動態再結晶模型,通過模擬多晶銅在不同條件下的壓縮過程驗證了該方法的有效性 變形溫度高于250℃時，AZ31鎂合金的再結晶形核機制以非連續動態再結晶為主[8]，再結晶形核發生在晶界處 根據晶界弓出機制并以位錯密度變化為切入點，建立基于位錯密度演化的多尺度模型和耦合宏觀有限元、微觀多晶體塑性-動態再結晶模型，實現了再結晶晶粒的形核和生長過程的可視化，并采用VPSC模型數值模擬了變形織構的演化過程 1 實驗計劃和建立模型1.1 實驗用材料和方法 實驗用材料為AZ31鎂合金薄板(Mg-3%Al-1%Zn)，原始板材的厚度為2 mm，壓下率為30% 實驗用軋機(圖1)是六輥溫軋機，工作輥的上輥直徑為60 mm，下輥直徑為80 mm，支撐輥直徑為150 mm，輥身寬450
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金屬材料 鎂合金
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