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基于多尺度模型的镁合金薄板温轧再结晶和织构

964 编辑：中冶有色网来源：孙贺,陈明,程明,王瑞雪,王旭,胡小东,赵红阳,巨东英

2024-04-10 14:48:44

镁合金的比强度和比刚度高、阻尼减震性能和导热性能好、密度低，被誉为最有应用前景的“21世纪绿色工程材料” 材料的变形性能最终取决于材料的微观组织结构纯镁及其合金具有密排六方晶胞结构，决定其变形过程中所能开动的滑移系有限，使镁合金在室温下的塑性变形能力较弱[1] 使用多晶体塑性力学模型，能从微观角度模拟滑移、变形机制和分析变形机制对塑性变形过程的影响，从而得到镁合金再结晶和织构演化机理 Lebensohn R[2]等首先用VPSC(Visco-Plastic Self-Consistent model)粘塑性自洽模型数值模拟分析了锆合金在不同温度下的力学响应和再结晶织构演变 Goetz和Seetharama[3]首次将CA(Cellular Automata)元胞自动机法用于研究动态再结晶该方法使再结晶问题简单化，至今仍广泛用于模拟各种金属的动态再结晶过程在金属的塑性成形过程中，常伴随着位错密度的改变 Kock和Mecking[4]将位错密度理论进一步发展并提出了描述位错密度演化的唯象模型(KM模型) 对于具有中、低层错能的金属材料，当其在高温环境下发生塑性变形时内部很容易发生动态再结晶 Cram[5]等提出，只有当金属内部位错密度大于或等于临界值时才发生形核基于上述研究，Tang[6]等对于动态再结晶过程中位错密度提高导致的加工硬化与软化回复提出位错密度演化的简化硬化公式，为建立多尺度模型提供了一定的参考依据 Zhou[7]等采用基于位错密度演化的硬化公式的粘塑性自洽模型和形核生长过程的动态再结晶模型,通过模拟多晶铜在不同条件下的压缩过程验证了该方法的有效性变形温度高于250℃时，AZ31镁合金的再结晶形核机制以非连续动态再结晶为主[8]，再结晶形核发生在晶界处根据晶界弓出机制并以位错密度变化为切入点，建立基于位错密度演化的多尺度模型和耦合宏观有限元、微观多晶体塑性-动态再结晶模型，实现了再结晶晶粒的形核和生长过程的可视化，并采用VPSC模型数值模拟了变形织构的演化过程 1 实验计划和建立模型1.1 实验用材料和方法实验用材料为AZ31镁合金薄板(Mg-3%Al-1%Zn)，原始板材的厚度为2 mm，压下率为30% 实验用轧机(图1)是六辊温轧机，工作辊的上辊直径为60 mm，下辊直径为80 mm，支撑辊直径为150 mm，辊身宽450

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