镁合金AZ31B板材温成形流变规律及本构模型

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AZ31B镁合金动态力学行为的研究

AZ31B镁合金动态力学行为的研究镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、良好的铸造性能、较强的电磁屏蔽能力以及易于再生利用等一系列独特的优点,被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的材料”。

其结构件在汽车、飞机、计算机、通讯等领域获得了日益广泛的应用。

由于具有良好的延展率和较高的强度等优点,AZ31B变形镁合金是目前应用最广泛的挤压变形镁合金。

在镁合金的应用中,冲击与循环等动态载荷的作用不可避免,因此对变形镁合金的动态力学行为与组织结构之间关系的研究,对变形镁合金结构件的安全设计及合理使用具有重要的指导意义。

本文主要针对AZ31B变形镁合金挤压棒材的动态拉伸、快速冲击和低周疲劳行为进行了研究,探讨了不同载荷条件下的塑性变形机制以及织构对变形机制和动态力学行为的影响。

研究结果表明,具有{0001}//ED织构的样品(轴向样品)在普通拉伸条件下,其真应力-真应变曲线呈现下凹形,而具有拉伸轴沿<0001>-<11-20>和<0001>-<10-10>织构分布的样品(径向样品),其真应力-真应变曲线为直线形；而在动态拉伸条件下,大量{10-12}拉伸孪生的开动导致了真应力-真应变曲线中平台的出现,并且随着孪生数量的增加平台宽度也增大,轴向样品曲线平台出现在屈服前,而径向样品曲线平台出现在屈服后。

由于{10-12}拉伸孪生、{10-11}压缩孪生、基面滑移、柱面滑移、锥面滑移的CRSS的不同,导致其参与变形的程度和所起作用的不同,Schmid因子对各种变形机制启动起重要作用,这是具有不同织构样品在动态拉伸过程中产生不同力学行为的主要原因；在超快速拉伸条件下,轴向样品的屈服强度、断裂强度、总应变量均随着应变速率的增加而增加。

应变速率越大,样品发生脆性断裂的倾向性也越大。

在快速冲击载荷下,轴向样品和径向样品的屈服强度、断裂强度、总应变量均随着应变率的增加而增加,并且对应{10-12}拉伸孪生的数量也增加。

镁合金AZ31B板材热拉深成形工艺参数优化

于彦东1 , 2 , 李彩霞1
(1. 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院 , 哈尔滨 150040 ; 2. 上海交通大学轻合金精密成型国家工程中心 , 上海 200030)
①
不同压边力和不同拉深速度下 , 针对厚度为 0. 8 mm 的 A Z31B 镁合金板材的成形性能用摘要 : 在不同温度、有限元分析软件进行模拟与分析。在 25～220 ℃ 的温度范围内 , 采用直径为 140 mm 的坯料进行冲压成形 , 研究成形温度、拉深速度以及压边力对 A Z31B 镁合金板成形性能的影响。结果表明 : 成形温度为 200 ℃ 时的极限拉深比达到了 2. 8 ; 成形温度在 200 ℃ 以下时 , 随着成形温度的升高 , 镁合金板材的成形性能越来越好 , 这证明 A Z31B 镁合金具有良好的热拉深性能 ; 此外 , 拉深速度和压边力对 A Z31B 镁合金的拉深成形也有重要影响。
图1 有限元计算模型
Fig. 1 Calculatio n model of finite element
板料塑性成形中主要的质量问题是开裂和起皱两大类缺陷。开裂本质是拉伸失稳现象 , 而起皱本质是板料压缩不稳定现象 [ 15 ] 。本文将采用动态显式弹塑性有限元分析软件进行模拟及分析 , 对镁合金板材的热拉深工艺进行计算机模拟 , 通过成形温度、冲压速度及压边力着重对起皱、破裂等缺陷进行预测 , 以实现相关工艺参数的优化。
( 4) ( 5) ( 6)
图2 镁合金板材极限拉深比随温度的变化
使用指数应变强化模型 , 其等效应力 — 应变关系为 n σ = K( ε ( 7) 0 +ε p) σ为应力 ; K 为强化系数 ; ε 式中 0 为初始屈服应力的应变 ; ε 为塑性应变 ; n 硬化指数。 p 根据 Barlat 和 Lian 准则 , 任意角度的宽度与厚度应变比计算如下 : m σ 2m s ( 8) R< = - 1 5< 5< σ + < σ σ 5 5 x y σ 式中 < 为 < 角度方向上的单轴拉伸应力 , 式 ( 7 ) 可用于迭代计算 p 值。对于面心立方结构 ( fcc ) 的材料 , 推荐 m = 8 ; 对于体心立方结构 ( bcc ) 的材料 , 推荐 m = 6 。镁合金是密排六方结构 , 对于有限元分析软件来说 m 为默认值 8 。在冲压成形中材料塑性流动的计算依赖于材料的屈服准则和塑性流动准则 , 所以 , 材料本构关系的合理性及有关计算的准确性 , 是直接影响冲压成形过程计算结果可靠性的最重要因素之一

镁合金AZ31B挤压成形工艺及模具研究

镁合金铸锭，在挤压温度３８０～４００℃、挤压速度１．０～２．５ｍ／ｍｉｎ的工艺条件下，可以挤压出复杂断面的型材，证明其
具有良好的热挤压性能。（２）模具结构形式影响挤压力的大小。
关键词：ＡＺ３１Ｂ；镁合金；型材；挤压工艺；模具
中图分类号：ＴＧ３７６．２
［２］ＡｇｈｉｏｎＥ，ＢｒｏｎｆｉｎＢ．ＭａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｗａｒｄｓｔｈｅ２１’ｓｔＣｅｎｔｕｒｙ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｒｍ，２０００，３５０－３５１：１９－２８．
［３］ＲｏｂｅｒｔＥ，ＢｏｂＢｒｏｗｎ．ＭａｇＣｏｎ２０００，ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＡｕｓｔｒａｌａｓｉａｎＭａｇｎｅｓｉｕｍＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｊ］．Ｌｉｇｈｔｍｅｔａｌａｇｅ，２０００，５８（９－１０）：４４－４６．
［１］张正修．厚板冲压技术［Ｊ］．模具技术，１９９７，（４）：２０－２２．［２］黄毅宏，李明．模具制造工艺［Ｍ］．北京：机械工业出版社，
１９９９．［３］黄春峰．长条多孔厚板冲孔模［Ｊ］．锻压机械，２０００，（１）：４３－４４．［４］上海交通大学锻压教研室．胎模锻技术［Ｍ］．北京：国防工业
１实验研究方法
选用ＡＺ３１Ｂ镁合金铸锭，其成分见表１。实验在３００ｔ立式挤压机上进行，挤压筒直径为 !８５ｍｍ。考虑到镁合金加热后会膨胀，车皮后铸锭的
收稿日期：２００６－０２－０５作者简介：蔡薇（１９６２－）女，广东人，副教授，主要从事有色金属新

AZ31B镁合金高温热压缩行为分析

一
元素ｌＡｌ；Ｍｎ
— —一 … —— ——— — Ｔ一一一
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Ｚｎ｛Ｃａ
’ 。一
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Ｍｇ｛Ｉ其它
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步消耗了剩余的原始晶粒，微观组织演变比较平
含量
３Ｉ．４
Ｏ．２
Ｏ．４ｉＯ．０４
材成形方面，而对其体积成型的研究较少。温度和速度是影响ＡＺ３１Ｂ镁合金变形的两个重要参数。本文通过ＡＺ３１Ｂ镁合金高温压缩力学行
为研究，在分析加热温度、应变速率对ＡＺ３１Ｂ镁合
变速率进行变形量￡＝Ｏ．７的热压缩模拟试验。
４４０￣Ｃ范围内对试样进行热压缩试验，温度间隔区间为４０ ℃ 。为研究变形速度对ＡＺ３１Ｂ镁合金压缩过程的影响，分别以０．００１ｓ～，０．０１ｓ～，０．１ｓ的应
合金的塑性变形行为进行了研究，但大都集中在板
１试验材料和方案
试验材料采用ＡＺ３１Ｂ镁合金，其主要成分如表ｌ所示。试样加工成圆柱体，尺寸为１０ｘ１５ａｒｍ。为减小摩擦力影响，进行压缩试验时在试样两端面
涂敷润滑剂（石墨和机油）。
表１ＡＺ３１Ｂ镁合金化学成分（ｗｔ。％）
余董
；Ｏ．３ Leabharlann 稳，宏观上流动应力基本保持为不变。
－
４８・

AZ31B镁合金热拉伸流变应力研究

２１００１６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｌｏｗｓｔｒｅｓｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒａｔｅｏｎＡＺ３１Ｂｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｈｅｅｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ห้องสมุดไป่ตู้
ｍａｃｈｉｎｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔ
文献标识码：Ａ文章编号：１００７—２０１２（２００９）０１—０１６７—０６
ＳｔｕｄｙｏｎｆｌｏｗｓｔｒｅｓｓｏｆＡＺ３１Ｂｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＺＨＡＮＧＱｉｎｇ－ｌａｉＸＩＡＯＦｕ－ｇｕｉＧＵＯＨａｉ－ｌｉｎｇＨＵＹｏｎｇ－ｘｕｅ
图５和图６ａ分别是挤压薄板和热轧／冷轧薄板的应力一应变曲线。大挤压比制备的和通过半连铸板坯热轧后再冷轧的薄板微观组织中晶粒尺寸都约为５弘ｍ～１２．５Ｆｍ，由于加工方式的不同，它们的流变应力峰值有很大区别，如１５０℃，１．０×１０１／８叫下挤压薄板的流变应力为１８０ＭＰａ，而热轧／冷轧的薄板为１３５ＭＰａ；当温度大于３５０℃时，其流变应力峰值都接近３０ＭＰａ，当温度达到４００℃时，则其峰值流
薄板的性能好坏往往决定于合金的组织和其制备工艺等因素。本文主要探讨挤压方法和板坯＋热轧或冷轧方法，生产不同用途的镁合金薄板组织和热拉伸性能。实验采用的工业半连铸ＡＺ３１Ｂ镁合金棒材经高温４２０℃，２４ｈ均匀化退火后，通过热挤压方法挤压出１．０ｍｍ×２００ｒａｍ的薄板，再经两辊轧机矫直供实验用，其晶粒均匀分布，尺寸为５ｐｍ～１２．５肛ｍ，微观组织见图２。文献［１７］认为，在生产镁合金挤压薄板时一定要考虑挤压比、棒材和挤压筒温度、挤压速度等因素，这些是获得均匀等轴晶组织、避免出现混晶组织及长板条状组织的保证。因为，当挤压比小和挤压温度较低时，由于变形不均匀，形成晶粒大小不一的混晶组织；当挤压温度较低时，板的中心部分容易出现未完全再结晶组织。

AZ31镁合金热变形本构方程

(1. 沈阳理工大学材料科学与工程学院，沈阳 110168； 2. 中国科学院金属研究所，沈阳 110016) 摘要：在温度为 250~350 ℃、应变速率为 0.01~1.0 /s、最大变形程度为 50%条件下对 AZ31 镁合金的高温流动
应力变化规律进行热模拟实验研究。对双曲正弦模型的 Arrhenius 本构方程进行简化，与原模型相比，简化后的计算模型的计算结果相对误差小于 4.2%。根据热模拟实验数据，确定 AZ31 镁合金高温变形本构关系模型，该本构关系模型的相对计算误差小于 13%。实验确定的 AZ31 镁合金本构关系模型的适用温度范围为 250~350 ℃，应变速率范围为 0.01~1.0 /s。关键词：AZ31 镁合金；本构关系；流动应力；热变形中图分类号：TG 146.22 文献标识码：A
3 本构方程的建立
由于材料在塑性加工过程中的动态响应是材料内部组织演化过程引起的硬化和软化过程综合作用的结果，故本构关系是高度非线性的，不存在普遍适用的构造方法。通常依据 Arrhenius 型方程对实验数据采用数理统计的方法建立本构关系。金属的高温变形是一个热激活过程，其变形温度、应变速率对流变应力的影响可用 Arrhenius 方程表示[18−19]：
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50775211) 收稿日期：2008-03-04；修订日期：2008-08-25 通讯作者：王忠堂，教授，博士；电话：024-24686019；E-mail: ztwang@
第 18 卷第 11 期 Vol.18 No.11
中国有色金属学报 The Chinese Journal of Nonferrous Metals
研究发现，当晶粒尺寸为 130 µm、

AZ31B镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究

收稿日期:2005-04-03 基金项目:重庆市科委自然科学基金资助项目(8413) 第一作者简介:宋美娟(1963-),女,湖北武汉人,博士研究生,副教授。

AZ31B 镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究宋美娟,1,2,王智祥2,汪凌云1,刘筱薇2(1.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;2.重庆科技学院,重庆400050)摘要:研究了工业态热轧AZ 31B 镁合金板材的超塑性及其变形机制,在应变温度为723K,应变速率为1×1023s 21的试验条件下,其最大断裂伸长率达到216%,应变速率敏感性指数达0136。

研究结果表明:晶界滑动(G BS )是工业态热轧AZ 31B 镁合金超塑性的主要变形机制,变形初期有动态再结晶发生,断裂是由晶界处形成的空洞不断长大、连接而引起的。

关键词:AZ 31B 镁合金;超塑性;晶界滑动;空洞中图分类号:TG 146.22;TG 135.3 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2005)08-0040-04Superplasticity and Fracture Mechanism of AZ 31B Magnesium Alloy SheetS ONG Mei 2juan ,WANG Zhi 2xiang ,WANGLing 2yun ,LI U X iao 2wei(1.College of Material Science and E ngineering ,Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,China ;2.Chongqing I nstitute of Science and T echnology ,Chongqing 400050,China)Abstract :This paper investigate the superplasticity and fracture mechanism in a commercial hot rolling AZ 31B magnesium alloy sheet ,the maximum elongation 2to 2failure reaches 216%at tem peratures 723K and strain rates 1×10s 21,a high strain rate sensitivi 2ty exponent reaches 0.36.Investigation suggest that grain boundary sliding (G S B )is substantial deformation mechanism ,and there is the dynamic re 2crystallization at early stage ,cavity growth and linking to make tensile specimen fractured.K ey w ords :AZ 31B magnesium alloy ;superplasticity ;grain bounding sliding ;cavity 近年来,镁合金以其密度小,比强度、比刚度高,阻尼性、导热性好,电磁屏蔽性强,铸造成本低,易回收,无污染等优点,成为航空、航天、汽车、通讯电子等领域特别是汽车工业构件的优选材料[1,2]。

AZ31B镁合金热压缩力学行为与本构方程建立

ｉ．１ＳｔｒｅｓｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＡＺ３１ＢｍａｎｅｓｉｕｍＦｓ－ｇｇ
２．１变形量对流变应力的影响从图１可以看出，流动应力随变形量变化的规律是：随变形量的增加流动应力快速增加，达到峰值后缓慢下降，最后基本保持不变。在变形开始阶段，随着应变增加，应力迅速上升，这是由于随着变形量的增加，位错不断增殖，位错间的交互作用增大了位错运动的阻力，加工硬化效果显著。超过一定的变形量后，变形储存能增加，产生回复与再结晶软化，消除或改变了变形过程中产生的变形织构。当软化速率和硬化速率平衡时，即应变大约为．２时，图中流动应力出现一个峰值。在流动应力０达到峰值应力之前，动态再结晶已经开始发生，但加工硬化仍占主导地位，故曲线仍然上升，但斜率减小。当流动应力达到极大值后，动态再结晶加快，软化速率大于硬化速率，流动应力开始下降。应变在０．４～０．７之间时为相对稳定的阶段，此时，软化速率和硬化速率达到了新的平衡，宏观上流动应力基本保持不变。当加热温度为４４０ ℃，应变速率小于０．０１ｓ时，材料出现稳态流动，流动应力不随

镁合金塑性成形技术——AZ31B成形性能及流变应力

镁合金塑性成形技术——AZ31B成形性能及流变应力
张先宏;崔振山;阮雪榆
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2003(37)12
【摘要】通过热模拟压缩试验研究了镁合金AZ31B在不同温度下的成形性能,获得了200～400°C温度下的镁合金变形特性和流动应力.试验结果发现,镁合金在低于200°C以下的温度范围内变形困难,发生断裂.在高于400°C时,由于镁合金极易氧化,不适合塑性加工.试验显示,镁合金塑性成形的最佳温度为250～400°C.由于镁合金在高温下的软化效应,流变应力随应变的增加而下降,提出了适合镁合金塑性成形的流变应力模型.试验结果表明,该模型适用于镁合金热变形过程的流变应力分析.【总页数】4页(P1874-1877)
【关键词】镁合金;加工软化;流变应力;软化因子
【作者】张先宏;崔振山;阮雪榆
【作者单位】上海交通大学塑性成形工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TG319
【相关文献】
1.镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳 [J], 姜文超;卢维娜;李希云;王晨茹;张进
2.AZ31B镁合金板料超塑性成形极限数值模拟 [J], 宋美娟;李宝顺;王秋;姜浩;胡腾飞;薛晗
3.AZ31B镁合金板材冷轧成形应力应变响应的数值模拟 [J], 任一方;蓝永庭;陈渊;王帅
4.AZ31B镁合金板材冷轧成形应力应变响应的数值模拟 [J], 任一方;蓝永庭;陈渊;王帅;;;;
5.AZ31B镁合金薄板超塑性气胀成形 [J], 张青来;肖富贵;郭海铃;A B Bondarev;B
I Bondarev
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AZ31B镁合金板材温成形冲压性能研究的开题报告

AZ31B镁合金板材温成形冲压性能研究的开题报告一、研究背景AZ31B镁合金是一种轻质高强度金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子以及医疗设备等领域。

然而，由于其晶粒细小、易氧化等特性，AZ31B镁合金常常难以进行加工成形。

因此，在进行AZ31B镁合金加工成形之前，需要对其温成形冲压性能进行深入研究，以提高其加工成形能力和工艺稳定性。

二、研究目的和意义本研究将以AZ31B镁合金板材为对象，采用温成形和冲压工艺研究其力学行为和变形机理，以揭示其内部微观结构和宏观性质之间的关系。

通过研究AZ31B镁合金板材的温成形冲压性能，可以为制定镁合金板材的成形加工工艺提供科学依据，同时为深入开发和利用AZ31B镁合金的应用提供技术支持。

三、研究内容和方法1.研究内容：（1）AZ31B镁合金板材的制备；（2）AZ31B镁合金板材的温度对力学行为的影响；（3）AZ31B镁合金板材在不同温度下的冲压力学行为；（4）AZ31B镁合金板材温成形和冲压变形机理的分析和研究。

2.研究方法：（1）使用工业纯氧将原料粉末在惰性气氛下进行球磨处理，然后使用真空感应熔炼法制备AZ31B镁合金板材；（2）采用万能试验机，通过单调拉伸、剪切实验等探究AZ31B镁合金板材的温度依存性；（3）使用冲压机进行冲压实验，分析AZ31B镁合金板材冲压时的力学行为；（4）通过综合分析实验结果及其金相显微镜观察等手段，深入研究AZ31B镁合金板材的变形机理与内部结构演化规律。

四、预期研究结果通过本研究，预计可以得到AZ31B镁合金板材的力学行为和变形机理数据，进一步分析该材料在温成形和冲压加工过程中的力学响应，并探讨其内部微观结构和宏观性质之间的关系。

这些结果将为AZ31B镁合金的制造和应用提供更为丰富和精细的科学依据。

az31b镁合金铸轧板的织构和冲压性能研究

硕士学位论文２电磁超声能场对铸轧板坯微观组织和织构的影响因此，其织构分布比普通铸轧板更加散漫，取向极密度更低，晶粒的取向聚集现象更少，但其柱面织构分布却比普通铸轧镁板略高，这是因为在铸轧过程中产生的再结晶组织增加晶粒的柱面取向。

２．４本章小结由ｔ／。

由１／。

图２．１１两种铸轧镁合金带坯的柱面取向分布通过复合能场铸轧实验和普通铸轧实验制备了两种ＡＺ３１Ｂ镁合金铸轧带坯，对比分析两种带坯的微观组织和织构，可得如下结论：（１）复合能场可以使镁合金带坯晶粒明显细化和均匀化。

普通铸轧得到的镁合金带坯平均晶粒尺寸（直径）为７５．８５１．ｔｍ，枝晶网胞发达；复合能场铸轧得到的镁合金带坯平均晶粒尺寸（直径）为４０．５０１．ｔｍ，大部分晶粒为椭球状的等轴晶，有细小的再结晶组织存在。

（２）织构测试表明：两种的镁合金带坯在铸轧过程中均形成以基面织构和柱面织构为主的原始织构。

铸轧带坯在复合能场作用下，原始织构的强度降低，各织构组分分布更均匀，锥面织构组分提高，择优取向较弱。

硕士学位论文３ＡＺ３１Ｂ镁合金温轧的组织、织构和力学性能演变形量的增加而提高，并基本呈现出ＲＤ方向最大，４５０方向次之，ＴＤ方向最小的现象。

复合能场铸轧镁板三个方向的屈服强度、抗拉强度和延伸率始终高于普通铸轧镁板，各向异性程度小于普通铸轧镁板。

而热轧镁板的初始屈服强度、抗拉强度都较高，但在后续温轧中增加缓慢。

（４）三种镁合金板材的延伸率变化规律各不相同：复合能场铸轧镁板的延伸率前四个道次温轧时稳定增加，在第五道次大幅度增加，第六七道次减小；普通铸轧镁板延伸率前两个道次略有减小，然后逐渐增加，最后两道次减小；商用热轧镁板的初始延伸率较大，但在前四道次温轧中逐渐减小，第五道次开始缓慢增加。

（５）在温轧过程中，复合能场铸轧镁板第五道次温轧板材表现出细小均匀的微观组织和散漫的织构分布，其综合力学性能超过同道次的热轧镁板。

AZ31B铸轧镁合金板材的预变形温热拉深

AZ31B铸轧镁合金板材的预变形温热拉深刘志民;邢书明;鲍培玮;李楠;姚淑卿;张密兰【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2010(020)004【摘要】针对AZ31B铸轧镁合金板材温热拉深性能差的问题,提出预变形温热拉深工艺.对AZ31B铸轧镁合金板材在20～220 ℃进行预变形温热拉深实验研究.结果表明:预变形使铸轧镁合金板材的拉深性能明显改善,使AZ31B铸轧镁合金板材具有最佳拉深性能的冲头温度范围(20～95 ℃);凹模温度选择在160～220 ℃范围内,铸轧镁合金板材具有良好的拉深性能,极限拉深比可达到2.26;随着拉深成形温度的升高,工件中动态再结晶晶粒数量逐渐增加,220 ℃拉深成形时工件中再结晶晶粒分布趋于均匀.【总页数】7页(P688-694)【作者】刘志民;邢书明;鲍培玮;李楠;姚淑卿;张密兰【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京,100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京,100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京,100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京,100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京,100044;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京,100044【正文语种】中文【中图分类】TG146【相关文献】1.AZ31B宽幅镁合金铸轧板材热轧边裂原因分析 [J], 马立峰;庞志宁;马自勇;徐海洁;蒋亚平2.电磁超声铸轧AZ31B镁合金板的热拉深性能 [J], 李建平;肖琼;毛大恒;扶宗礼;石琛3.AZ31B镁合金的铸轧组织及其相关变形机制 [J], 娄花芬;汪明朴;唐宁;李周;郭明星;雷前4.AZ31B镁合金板材温热成形极限实验研究 [J], 钟敏;唐伟琴;李大永;彭颖红5.AZ31B镁合金铸轧板温热拉伸流变行为研究 [J], 刘志民;邢书明;鲍培玮;李楠;姚淑卿;张密兰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

AZ31B镁合金冲击动态力学行为的实验和本构模型研究

AZ31B镁合金冲击动态力学行为的实验和本构模型研究镁合金是目前世界上可工程化应用的轻金属结构材料之一,大规模应用于航空航天、汽车构件、电子产品等领域,在其服役过程中不可避免会受到冲击载荷的作用。

数值模拟技术是目前研究材料及结构在爆炸、高速冲击等动态载荷作用下力学行为的重要研究手段之一,而数值模拟技术中最为关键的问题是如何获得一个能真实反映材料响应的本构模型。

然而,由于镁合金的晶体结构导致其微观变形机理十分复杂,其冲击动态本构模型的构建非常困难。

近年来,已有不少学者基于对镁合金的冲击动态实验研究结果,建立了镁合金的冲击动态本构模型,然而已建立的模型主要是宏观唯象模型,缺乏对材料微观物理机理的考虑,预测能力有限。

虽然也有少部分镁合金动态本构模型是基于微观变形机理来建立的,但这些模型依旧存在着变形机制考虑不完善、应变率敏感度考虑不合理等问题。

可见,目前镁合金的冲击动态本构模型研究还不够完善,有很大的局限性。

为此,针对已有研究的不足,本文将对当前使用极为广泛的AZ31B镁合金进行系统的冲击动态力学实验研究,并基于实验研究结果建立镁合金的冲击动态本构模型。

本文开展的创新性工作如下:1)对AZ31B镁合金进行了系统的准静态和冲击动态力学实验研究,揭示其宏观力学行为:首先采用MTS材料试验机对AZ31B 镁合金进行了一系列的准静态单轴拉伸和压缩实验,获得了AZ31B的准静态拉伸和压缩应力-应变曲线,用以与冲击动态力学测试结果进行对比;然后,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对AZ31B镁合金进行了室温和高温冲击压缩加载实验,采用分离式霍普金森拉杆(SHTB)对AZ31B镁合金进行了室温冲击拉伸加载实验,研究了应变率、温度等对AZ31B镁合金冲击动态应力-应变响应的影响。

2)对AZ31B镁合金进行了显微观察,研究其冲击动态变形的微观机理:首先采用扫描电镜对AZ31B镁合金冲击加载后的断口进行了观察,分析冲击载荷作用下镁合金的破坏机理;然后采用金相显微镜观察了AZ31B镁合金动态变形前后的金相组织变化,分析温度、应变率等对镁合金变形前后金相组织的影响;最后采用透射电镜对AZ31B镁合金动态变形前后的位错形貌进行了观察,分析温度、应变量等因素对AZ31B镁合金位错运动的影响。

AZ31镁合金热变形规律的研究

限，大多数镁合金产品是通过压铸方式而不是通过塑性变形方式加工的．因此，迄今为止镁合金的应用很有限，所以改善镁合金的成型性能是很有
必要的．涉及镁合金热变形的研究较少［１】．镁合金
高温下的特性还未完全为人所知，加工性能差的问题仍未解决．在本文中，重点研究了Ａ２３ｌ镁合金在较高温度下压缩变形行为，观察了流变应力和显微组织的变化，研究的结果有益于指导ＡＺ３ｌ
不同变形条件下的实测峰值应力和与之对应的应变如表ｌ所示，由表１可知：相同温度下随应变速率的增加，峰值应力随之增加；相同应变速率下，峰值应力随温度升高而降低．２．２显微组织的发展．图３和图４显示了不同温度和应变速率下显微组织的发展，∞在∞低∞温柚４７∞３Ｋ∞ ∞ 的加Ｏ时，原始粗大晶粒明显被拉长，孪晶呈薄片状存在于被拉长的晶粒内并彼此交叉，最终终止于晶界处．在＝０．００１ｓ‘。，８＝０．１时，很明显孪晶的形状是细小的薄片状见图３（ａ）；在８时，薄片的宽度增加，原始粗大的晶界开始出现锯齿状，一些细小的再结晶晶粒开始沿晶界行成核，见图３（ｂ）；随应
关键词：镁合金；热变形；动态再结晶；加工应变速率
中围分类号：ＴＧ１６６．４文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１－０９２４（２００６）０２－ＯＯ６Ｏ－０５
ＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒｆｏｒＡＺ３１ＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｉｎＴｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓ
维普资讯
第２０卷第２期
Ｖ０１．２０Ｎｏ．２

AZ31B镁合金轧制过程的模拟及参数优化

AZ31B镁合金轧制过程的模拟及参数优化作者：赵平曾宇航唐亮亮史豪杰王玄丰来源：《中国科技博览》2019年第07期[摘要]本文通过数值模拟方法研究了AZ31B镁合金轧制过程中温度及压下量对其成型的影响。

采用两轧辊单道次轧制成型工艺，利用ABAQUS/Explicit建立板材和轧机的三维有限元模型。

模拟结果显示板材温度为450℃、压下量为25%是较为合理的轧制参数。

[关键词]轧制成型；数值模拟；温度；压下量中图分类号：TG376 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0101-02引言轧制成型是一种塑性加工方法，是将板材减薄的有效方法，在很多材料成型薄板的过程中都有应用。

镁合金是最轻的结构金属，AZ31B镁合金由于强度高，塑形好，广泛应用航空航天，汽车及其他领域[1]。

镁合金在常温下变形困难，但是随着温度升高剪切应力急剧减小，在温度达到200℃以上时，塑形明显提高。

研究镁合金轧制时温度的变化非常重要，因此本次模拟主要研究镁合金板材温度分别为250℃，350℃，450℃，550℃对板材成型质量的影响[2]。

镁合金内部组织和综合性能也受压下量的影响很大，一般情况随着轧制变形量的逐渐增大，镁合金内部晶粒尺寸也在慢慢变小，并且大小形状也变得均匀，当压下量过大时，薄板边缘很容易出现开裂表面产生裂纹状况，影响板材成型质量[3]。

因此本次模拟主要研究压下量分别为10%，25%，40%对镁合金板材的影响。

现有文献主要应用有限元软件Sumperform、ANSYS、Msc.Marc等软件模拟分析AZ31B镁合金轧制过程中的各参数对成型结果影响[4-8]。

而本文主要利用ABAQUS/Explicit软件对镁合金轧制过程中各参数的影响分析。

1.有限元模型的建立为研究AZ31B镁合金板材轧制时温度的变化以及轧制道次对其影响。

轧辊的工作直径为170mm，辊面宽度为300mm，轧辊转速为400mm/s，轧辊的表面温度为200℃。

AZ31B镁合金板材冲压成形性能研究

收稿日期:2005-08-06第一作者简介:陈林(1982-),男,安徽宣城人,重庆大学材料学院硕士研究生,主要研究方向为变形镁合金冲压成形研究。

AZ31B 镁合金板材冲压成形性能研究陈林,汪凌云,卢志文(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)摘要:由于镁合金板材的冲压产品具有较好的力学性能和表面质量而成为镁合金材料应用的一个趋势。

然而,目前它的许多成形性能参数尚未研究,这也影响了镁合金冲压成形工艺的设计。

为了研究镁合金薄板的冲压成形性能,试验得到了一些成形性能参数,并为镁合金冲压成形的有限元模拟提供了重要的试验参数。

关键词:镁合金;冲压成形性能;应变强化指数;厚向异性系数中图分类号:TG1467.22 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2006)01-0031-04Research to property of AZ 31B magnesium alloy sheet drawingC HEN Lin,WA NG Ling 2yun,LU Zhi 2wen(College of Ma ter ials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China)Abstr act :Product of drawn magnesium allo y sheet will be a trend of the use of it because o f i t .s excellent mechanic pro perty.How 2ever ,many parameter of forming property of o f magnesiu m haven .t been researched,and it impede seriously the stamping forming en 2geering.In this paper,so me typical experiment w as studied and so me importan t parameters have been concluded.These result can al 2so be the essential parameters that used in finite element simulatio n of s tamping forming o f magnesium alloy.Key wor ds :mag nesi um alloy;stamping formability;wo rk-hardening exponential;the coefficien t of normal aniso rtopy镁合金是结构材料中密度最低的金属,具有比强度高、刚度好、电磁界面防护性强等特点,被誉为/21世纪绿色工程金属结构材料0,在航空航天,汽车、电子信息、民用家电等领域均已得到广泛的应用,并且具有广阔的应用前景和开发潜力。

AZ31B镁合金板材冷轧成形应力应变响应的数值模拟

第29卷第3期2018年9月广西科技大学学报JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.29No.3Sep.2018AZ31B镁合金板材冷轧成形应力应变响应的数值模拟任一方1a ，蓝永庭*1b ，陈渊2，王帅1a（1.广西科技大学a.机械工程学院b.职业技术教育学院，广西柳州545006；2.广西大学土木建筑工程学院，广西南宁530004）摘要：为了研究AZ31B 型镁合金板材在室温轧制成形过程中应力应变响应规律，采用Johnson-cook 本构关系对AZ31B 镁合金板材在不同轧制工艺下的单道次冷轧成形进行数值模拟.分别在压下量为2%、5%、8%，应变速率分别为0.1s -1、1.0s -1、10.0s -1的条件下，开展了不同压下量及不同应变速率组合对轧件应力应变响应的模拟研究.模拟结果表明，在压下量为5%，应变速率为10.0s -1时，AZ31B 镁合金板材变形过程中的局部最高应力为267.100MPa ，低于材料极限应力282.900MPa.局部最高应变为4.454×10-2，低于宏观断裂应变0.2.相比其他工艺条件，此条件是较为合理的冷轧工艺.关键词：AZ31B 镁合金；冷轧；压下量；应变速率；数值模拟中图分类号：TG335.5；O344.3DOI ：10.16375/45-1395/t.2018.03.0070引言作为一种高性能的轻质合金材料，镁合金因其拥有较高比强度、比刚度，以及铸造、切削加工性能良好等优点，被广泛应用于国防军工、交通运输、航空航天及电子等工业领域［1］.镁及镁合金的晶体结构决定了镁合金室温时的塑性变形能力较差的特点［2］.但是通过塑性成形的镁合金产品相比传统压铸成形方式拥有更好的力学性能［3］，且产品结构也更具多样化.轧制作为金属板材塑性成形的一个重要成形工艺，具有工艺简单、效率高等优点.就目前而言，在研究镁合金板的轧制成形工艺中，许多研究主要进行的是考虑温度的热轧研究，而进行冷轧的研究相对较少.文献［4］研究了镁合金板材在常温下的塑性变形行为，认为镁合金冷轧成形应采用多道次，且道次压下量应控制在5%～10%，但并未考虑应变速率的影响.文献［5］对AZ61镁合金铸轧板进行了不同温度下的轧制试验，发现室温轧制时，其极限成形能力为10%，但在轧件边缘处出现了微小的裂纹.CHANGL 等［6］研究结果发现在常温轧制时，单道次极限变形量为22%，但此时已出现了明显裂纹.由于冷轧不用对温度实施控制，为工业生产中实现节能减排提供了一种途径.本文对AZ31B 型镁合金板坯在室温条件下轧制成形中应力应变响应进行数值模拟，通过比较模拟结果，可获得较为合理的冷轧工艺参数.1板材轧制有限元模型轧制模拟时所用的AZ31B 型镁合金板坯通过热挤压方式获得，其材料成分如表1所示，参照文献［7］的研究，在退火温度为400℃，退火时长10min 热处理工艺条件下，热轧镁合金板坯室温下的极限强度为282.9MPa.模拟时忽略各向异性的影响.收稿日期：2017-12-04基金项目：国家自然科学基金项目（11462002）；广西自然科学基金项目（2016GXNSFAA380218）；广西科技大学博士基金项目（校科博Z01）资助.*通信作者：蓝永庭，博士，副教授，研究方向：金属细观塑性行为及数值模拟研究，E-mail ：100000877@.第29卷广西科技大学学报表1AZ31B型镁合金化学成分Tab.1Chemical composition of AZ31B magnesium alloy元素质量分数/％Al3.370Zn0.860Mn0.290Fe0.040Si0.100Cu0.002Ni0.005MgBal.1.1几何模型及网格划分为提高轧制模拟的准确性，建立了三维有限元模型.板坯采用二轧辊轧制，上下轧辊完全相同，图1为板坯和轧辊的几何模型，轧制模型的几何参数见表2.轧件和轧辊模型时均采用C3D8R六面体缩减单元将进行网格划分.考虑到轧辊的刚性远大于轧件，故将轧辊设定为刚性体，在计算时轧辊不发生变形.表2轧制模型的几何参数Tab.2Geometric parameters of rolling model部件几何参数轧辊直径轧辊长度数值110200部件几何参数轧件长度轧件宽度轧件厚度数值100100101.2材料本构模型轧辊材料采用合金钢（材质为9Cr2Mo），板坯材料为AZ31B型镁合金，为提高板材冷轧过程计算的准确性，以及模拟过程的计算精度，需给出AZ31B型镁合金轧制变形时的一些参数.轧辊和轧件材料室温下的具体参数如表3所示.表3轧辊与轧件的材料参数Tab.3Material parameters of roll and rolled parts材料名称轧辊轧件轧件密度/（×10-6kg·mm-3）7.851.78杨氏模量/（×103MPa）21045泊松比0.300.35比热容/（J·（kg·℃）-1）7001185热传导系数/（W·（m·K）-1）34107这里采用Johnson-cook本构模型对板坯轧件的变形进行描述.该模型形式简单、适用于金属大变形.其表达形式如下：σ=[A+Bεn p][1+C ln(εε0)][1-T*m]（1）式中，A——初始屈服应力，B——应变硬化模量，n——硬化指数，C——材料应变率强化参数，m——材料热软化参数，σ——流动应力，εn p——等效塑性应变，ε——塑性应变率，ε0——参考塑性应变率（一般情况下为1），T*——无量纲的温度项（室温下T∗=0）.结合AZ31B型镁合金的试验数据［8］，常温下AZ31B镁合金的Johnson-cook本构模型的参数如表4所示，将各个参数代入式（1）即可得室温下AZ31B型镁合金本构方程.表4Johnson-cook本构模型参数Tab.4Parameters of the Johnson-cook constitutive modelA/MPa228B/MPa306n0.631C0.013m1.497图1薄板和轧制的几何模型Fig.1Geometric model of sheet and rollingmm44第3期2轧制工艺参数2.1摩擦系数的选择AZ31镁合金薄板冷轧过程中，当用石墨油来润滑时，轧辊与轧件间摩擦系数为0.069，无润滑时，轧辊与轧板之间干摩擦系数为0.350［9］.在进行有限元模拟时，轧件与轧辊之间的接触采用面-面的接触类型，摩擦公式使用罚函数摩擦，这里取接触面摩擦系数为0.250.2.2压下量及轧制速度在室温条件下，文中采用不同压下量以及不同应变速率组合来分析轧件的成形过程中应力应变的演变.模拟选取的单道次压下量分别为2%、5%、8%，以及应变速率分别为0.1s-1、1.0s-1、10.0s-1的不同组合进行模拟试验.根据Wusatowski公式可以计算出当轧件的平均应变速率一定时，不同轧制压下率与对应的轧辊转速关系式为：εˉ=（2）式中，εˉ——轧件平均应变速率（s-1），N——轧辊转速（r/min），R——轧辊半径（mm），ε——压下量（％），h——轧后板材厚度（mm）.轧件的平均应变速率分别为0.1s-1、1.0s-1、10.0s-1时，不同轧制条件下，轧制参数如表5所示.表5压下量及轧辊转速设置Tab.5pressure and roll speed setting应变速率/（s-1）0.11.0 10.02.0220.15201.550.212.1121.1123.10232.102322.101.2612.55125.500.131.3113.1414.30144.101445.400.989.7697.640.101.0210.2211.00112.201124.203模拟结果分析有限元模拟的分析步采用ABAQUS/Explicit动力学分析.为了提高计算效率，在保证精度的前提下，引入适当的质量缩放系数，本文缩放系数为50.通过模拟计算可以对材料各物质点在加载过程中的应力应变不均匀响应进行预测.尽管计算应力出现的位置与试验中材料物质点应力的位置不是一一对应，但模拟计算的结果可以反映材料在加载过程中可能出现的最高应力水平.因此这些应力水平与材料极限应力（极限应力是通过单轴加载试验确定的材料强度应力，材料物质点应力大于材料强度应力时材料失效）进行比较，依此可以估计材料在加载过程中出现破坏失效的倾向，可为优化实际的轧制工艺参数提供理论指导.3.1压下量为2%，不同速率的应力应变响应单道次压下量为2%、应变速率分别为0.1s-1、1.0s-1、10.0s-1条件下轧制结束时的轧件应力分布和应变分布，如图2和图3所示.从图2中可以看出，应变速率为0.1s-1时轧件的应力分布规律与应变速率为1.0s-1时的相似.轧件应力从中心处到两端先增大后减小，轧件中部、头部及尾部应力值较小；应变速率为10.0s-1时，轧件前半部分应力较小，后半部分应力较大.从图3所示不同速率下的应变云图中可以看到，轧件的应变主要集中于中部，头部和尾部几乎没有应变，这可能是压下量较小造成的.压下量为2%时，应变速率为0.1s-1、1.0s-1、10.0s-1的条件下，轧件在轧制变形过程中所受的最高应力分别达到237.1MPa、239.3MPa、242.9MPa，均小于AZ31B型镁合金板坯室温下的极限应力282.9MPa.故压下量为2%时，在345第29卷广西科技大学学报种应变速率的条件下冷轧，板坯不会出现裂纹.表6给出了压下量2%时，3种应变速率下轧件在轧制完成后的残余应力应变的最大值、最小值和平均值.这些值是衡量板坯成形质量的重要指标，平均应力应变越小，则轧件变形越均匀.从表中可以看出应变速率为10.0s -1时的残余最大应力和平均应力是3种速率中最高的；而应变速率为0.1s -1时的残余最大应力值和平均应力值最低.残余应变的最大值和平均值则随着应变速率的增大而增大，在应变速率为0.1s -1时的残余最大应变值和应变平均值最小.通过不同速率下轧件残余平均应力和平均应变的比较，可以发现应变速率为0.1s -1时，轧件变形较为均匀.表6压下量2%时，轧件残余应力应变特征值Tab.6The residual stress strain characteristic value of the rolled piece under 2%rolling reduction应变速率/s -10.11.010.00.1202.64118.63033.85046.480157.00011.69016.84055.86000042.74057.000129.200 6.6268.84214.6003.2压下量为5%，不同速率的应力应变响应单道次压下量为5%、应变速率分别为0.1s -1、1.0s -1、10.0s -1条件下轧制结束时的轧件应力分布和应变分布如图4和图5所示.通过图4不同速率下应力分布的对比发现，应变速率为0.1s -1时与应变速率为1.0s -1时轧件的应力分布较为相似，上表面中间区域应力较小，侧面应力较大.应变速率为10.0s -1时，轧件表面应力的分布较为一致.从图5可以看出，应变速率为0.1s -1、1.0s -1以及10.0s -1时轧件的应变分布规律相似，轧件头部和尾部应变较小，中部应变较大.压下量为5%时，应变速率为0.1s -1、1.0s -1、10.0s -1的条件下，轧件在轧制变形过程中所受的最高应力分别达到268.2MPa 、267.1MPa 、277.0MPa ，均小于轧件材料室温下的极限应力282.9MPa ，故实际轧制过程中轧件不会开裂.压下量5%时，在轧制完成后的残余应力应变的最大值、最小值和平均值如表7所示，其中轧件在应变速率为0.1s -1时的残余最大应力值最高；应变速率为1.0s -1时的平均应力值最高；应变速率为10.0s -1（a ）应变速率为0.1s -1（b ）应变速率为1.0s -1（c ）应变速率为10.0s -1图3压下量为2%，不同应变速率的残余应变云图Fig.3Residual strain cloud diagram of different strain rate under 2%rolling reduction（a ）应变速率为0.1s -1（b ）应变速率为1.0s -1（c ）应变速率为10.0s -1图2压下量为2%，不同应变速率的残余应力云图Fig.2Residual stress cloud diagram of different strain rate under 2%rolling reduction46第3期时的残余最大应力值和平均应力值最低.在应变速率为1.0s -1时的残余最大应变值最小，应变速率为10.0s -1时的残余最大应变值最高；平均值则随着应变速率的增大而增大，但3种速率下的平均应变相差并不大，因此，当压下量为5%时，在应变速率为10.0s -1的条件下，轧件成形质量较好.表7压下量5%时，轧件残余应力应变特征值Tab.7The residual stress strain characteristic value of the rolled piece under 5%rolling reduction应变速率/s -10.11.010.037.29026.6908.470215.500206.400186.30085.10089.77081.600 1.736×10-21.791×10-21.949×10-2 4.2773.8494.4542.9302.9563.0693.3压下量为8%，不同速率的应力应变响应单道次压下量为8%，应变速率分别为0.1s -1、1.0s -1、10.0s -1条件下轧制结束时的轧件应力分布和应变分布如图6和图7所示.从图6中可以看出，轧件在3种应变速率下的应力分布规律类似，轧件表面中间区域及头部的应力较小，尾部应力较大.通过图7中应变分布云图的对比，可以发现在3种应变速率下的应变分布也较为相似，头部应变较小，中间应变较大.压下量为8%时，应变速率为0.1s -1、1.0s -1、10.0s -1的条件下，轧件在轧制变形过程中所受的最高应力分别达到291.4MPa 、289.6MPa 、292.0MPa ，均稍高于材料室温下的极限应力282.9MPa ，说明在压下量为8%工艺条件下，实际轧制中板坯可能会产生裂纹.压下量8%时，在轧制完成后的残余应力应变的最大值、最小值和平均值如表8所示，轧件在应变速率为1.0s -1时的残余最大应力值最高，10.0s -1时的残余最大应力值最低；残余平均应力随着应变速率的增加而增加，10.0s -1时的最大，0.1s -1时的最小.残余应变的最大值和平均值也随着应变速率的增大而增大，在应变速率为0.1s -1时应变均值最小.（a ）应变速率为0.1s -1（b ）应变速率为1.0s -1（c ）应变速率为10.0s -1图5压下量为5%，不同应变速率的残余应变云图Fig.5Residual strain cloud diagram of different strain rate under 5%rolling reduction（a ）应变速率为0.1s -1（b ）应变速率为1.0s -1（c ）应变速率为10.0s -1图4压下量为5%，不同应变速率的应力云图Fig.4Residual stress cloud diagram of different strain rate under 5%rolling reduction47第29卷广西科技大学学报表8压下量8%时，轧件残余应力应变特征值Tab.8The residual stress strain characteristic value of the rolled piece under 8%rolling reduction应变速率/s -10.11.010.012.42011.31017.960256.400267.900245.80065.76084.72086.950 4.7034.9194.9509.1918.2098.598 6.6716.6106.7424模拟结果验证文献［10］针对热挤压态AZ31镁合金进行了压下量分别为7%、10%、15%、19%的室温轧制实验，其结果表明当压下量为7%时，其显微组织中有少量的剪切带与孪晶出现；当压下量增大到10%时，出现大量的剪切带与孪晶；压下量为19%时的剪切带与孪晶最多.当压下量大于10%时，板材出现边裂，甚至中心开裂.将本文数值模拟结果与文献［10］的实验结果从压下量方面进行对比.模拟压下量为8%时，轧件在变形时所受到的最大应力值略大于材料的强度极限，可能会使材料内部萌生出微小裂纹；对比文献［10］中压下量由7%增大到10%时材料微观组织出现大量剪切带与孪晶的情况，在裂纹产生的可能倾向上实验结果与模拟分析基本吻合.5结论采用压下量为2%、5%、8%，应变速率分别为0.1s -1、1.0s -1、10.0s -1的工艺条件，研究了不同压下量与应变速率的组合对AZ31B 型镁合金轧件的应力应变分布的影响，主要结论有：1）压下量为2%时，由于变形量较小，轧件在不同应变速率下变形过程中的最大应力值均小于AZ31镁合金的极限强度.在应变速率为0.1s -1时，试件变形较为均匀，因此镁合金冷轧成形过程时，在压下量较小的情况下，可采用低应变速率来获得较好的成形质量，但采用较小的压下量进行轧制时会增加轧制（a ）应变速率为0.1s -1（b ）应变速率为1.0s -1（c ）应变速率为10.0s -1图7压下量为8%，不同应变速率的残余应变云图Fig.7Residual strain cloud diagram of different strain rate under 8%rolling reduction（a ）应变速率为0.1s -1（b ）应变速率为1.0s -1（c ）应变速率为10.0s -1图6压下量为8%，不同应变速率的残余应力云图Fig.6Residual stress cloud diagram of different strain rate under 8%rolling reduction4849第3期道次.2）在压下量为8%的条件下，轧件在0.1s-1、1.0s-1、10.0s-1速率下变形过程中的最大应力分别为291.4MPa、289.6MPa、292.0MPa，均大于材料的极限强度282.9MPa，说明实际轧制过程中，8%的压下量会造成轧件开裂.3）综合应力应变的情况看，当AZ31B型镁合金冷轧道次压下量为5%时，与应变速率为0.1s-1、1.0s-1时的相比，应变速率为10.0s-1时轧件的最大应力值和平均应力值最小，分别为186.3MPa和81.6 MPa.成形过程中的最大应力为277.0MPa，小于材料的极限强度282.9MPa.因此在道次压下量为5%，应变速率为10.0s-1时的条件下，与0.1s-1、1.0s-1的速率相比轧件成形质量较好，且轧制效率也较高；与道次压下量为2%的条件相比，可以减少轧制道次，该条件是较为合理的冷轧工艺.参考文献［1］李苗苗，武宝林，张利，等.AZ31镁合金板材多道次轧制压下量对变形能力的影响［J］.热加工工艺，2017（3）：38-41.［2］卢立伟，赵俊刘，龙飞，等．镁合金大塑性变形的研究进展［J］．材料热处理学报，2014，35（S1）：1-7.［3］宋鹏飞，王敬丰，潘复生.高强变形镁合金的研究现状及展望［J］.兵器材料科学与工程，2010，33（4）：85-90.［4］刘长瑞，王伯健，王庆娟.镁合金常温下的塑性变形行为［J］.轻合金加工技术，2005，33（3）：43-46．［5］李英虹，宋波，郭箐等.不同温度下AZ61镁合金铸轧板轧制极限变形量的研究［J］.热加工工艺，2015（23）：130-132．［6］CHANG L，SHANG E F，WANG Y N，et al．Texture and microstructure evolution in cold rolled AZ31magnesium alloy［J］．Mater.Charact，2009，60（6）：487-491．［7］詹美燕，李元元，陈维平，等.AZ31镁合金轧制板材在退火处理中的组织性能演［J］.金属热处理，2007，2（7）：8-12.［8］ULACIA I，SALISBURY C P，HUETADP I，et al.Tensile characterization and constitutive modeling of AZ31B magnesium al⁃loy sheet over wide range of strain rates and temperature［J］.Journal of Materials Processing Technology，2011，211（5）：830-839．［9］王露萌.AZ31镁合金板材轧制工艺的数值模拟研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.［10］肖睿.AZ31退火工艺对冷轧AZ31镁合金板材组织和织构的影响［D］.重庆：重庆大学，2012.Simulation on stress-strain response of AZ31B Mg alloy sheet during cold rolling REN Yifang a，LAN Yongting*1b，CHEN Yuan2，WANG Shuai1a（1.a.School of Mechanical Engineering；b.School of Vocational and Technical Education，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou545006，China；2.School of Civil Engineering and Architecture，GuangxiUniversity，Nanning530004，China）Abstract：To study the stress-strain principle of AZ31B magnesium alloy sheet rolling，the numerical simulation of the single-pass cold rolling process of AZ31B magnesium alloy sheet was conducted under different rolling pro⁃cess by using Johnson-cook constitutive relation.Under the varying rolling reduction of2%，5%，8%and the strain rate of0.1s-1，1.0s-1，10.0s-1，numericalinvestigations of the stress-strain response of rolled part were carried out at the various combinations of rolling reduction and strain rate，respectively.The simulation re⁃sults show that the local maximum stress is267.100MPa，which was lower than the limit stress282.900MPa of materials，in the deformation process of AZ31B magnesium alloy plate when thesingle-passrollingreduction was5%and the strain rate was10.0s-1.The local maximum strain was4.454×10-2，less than the macro fracture pared with other combinations，it was a more reasonable cold rolling process of AZ31B magnesium alloy.Key words：AZ31B Mg alloy；cold rolling；rolling reduction；strain rate；numerical simulation（学科编辑：张玉凤）。