【摘 要】
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镁合金作为最轻的结构金属材料,拥有较高的比强度、比刚度和阻尼性等优异性能,被称为“21世纪绿色工程材料”。镁合金的应用主要集中在汽车、航空航天、电子产品等领域,其应用范围虽广但使用总量远不及钢和铝,镁固有的密排六方的物理性质是限制其应用的最主要原因。镁合金板材作为二次成形的基础原材料,研发合理高效的镁合金板材制造工艺的重要意义则愈发凸显。目前的镁合金板材制造工艺仍比较复杂,难以满足可预见未来的巨大
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镁合金作为最轻的结构金属材料,拥有较高的比强度、比刚度和阻尼性等优异性能,被称为“21世纪绿色工程材料”。镁合金的应用主要集中在汽车、航空航天、电子产品等领域,其应用范围虽广但使用总量远不及钢和铝,镁固有的密排六方的物理性质是限制其应用的最主要原因。镁合金板材作为二次成形的基础原材料,研发合理高效的镁合金板材制造工艺的重要意义则愈发凸显。目前的镁合金板材制造工艺仍比较复杂,难以满足可预见未来的巨大需求。因此,对镁合金板材的制造工艺的研究对推动镁合金制造行业发展与升级有着推动作用,对我国国民经济的可持续发展有着重要意义。本文提出了一种以不锈钢作为包覆材料的镁合金轧制工艺,该工艺全程只有一道次,压下量可以达到50%左右,不锈钢管的强大包覆作用提供了多向压应力,最大程度的限制了镁合金材料在轧制过程中产生的边裂现象。本实验以AZ61镁合金和304不锈钢管为实验材料,使用了商业有限元软件Abaqus的显式模块进行了数值模拟对该工艺的可行性和参数优化进行了研究,最后通过实验的方式对模拟结果进行了验证,并对镁合金板材的微观结构和力学性能进行了研究。主要研究的内容与结论如下:（1）建立了包覆轧制模型,通过正交试验法和响应面方法对直接包覆轧制和封闭包覆轧制工艺进行了分析,结果表明,温度越高,平均轧制力越小轧制过程越容易实现,镁合金板材成形效果越好;轧制压下量的选择与镁合金板材峰值应力和平均轧制力有着紧密的联系,应该根据实际情况选择合适的轧制压下量。（2）通过数值模拟和实验相结合的方法对镁合金成形过程中产生的缺陷进行了验证与工艺参数优化,并且得到了减少缺陷程度的最佳壁厚参数。（3）根据有限元模拟结果进行了不同轧制温度下的包覆AZ61镁合金轧制实验,通过拉伸试验、光学显微镜和电子背散射衍射等技术手段对轧制板材进行了观察与分析,结果表明直接包覆轧制和封闭包覆轧制两种实验路线下的板材各项性能变化趋势具有相似性,轧制温度为400℃的直接包覆轧制AZ61镁合金的晶粒得到了最大程度的细化,平均晶粒尺寸约为5μm,并且拥有最低的织构强度;在力学性能方面,屈服强度达到了213 MPa,抗拉强度达到了305 MPa,延伸率达到了23.1%。
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