基于温度场诱导的异温轧制镁合金板织构调控机理研究

Rolling deformation of magnesium alloys is difficult, and texture affects the rolling deformation strongly. If no base texture, rolling reduction is 63%, while strong base texture, reduction 15%. Previous studies have found that base texture prominent tendency of c axis of most of the lattice parallel to the compression direction. By means of the asymmetry of temperature field, the rolling deformation is asymmetry, which does not lead compression deformation perpendicular to the magnesium sheet, so as to avoid a basal texture. The applicant designs a new technology which simple and inexpensive, termed as different temperature rolling (DTR), to regulate magnesium alloy plate texture. By adjusting the temperature, rolling speed, rolling temperature, magnesium plate deformation, etc., there will be a gradient temperature field in the magnesium plate, and the gradient temperature field can control of the texture. It explores deformation characteristics of DTR under temperature- stress- strain coupled field, regulation mechanism of DTR’s inhomogeneous deformation on magnesium alloy plate texture,the direct influence law of thermal activation conditions complying with rolling temperature on the magnesium alloy sheet texture, etc. It will reveal mechanism of thermal activation conditions on texture dispersion and convergence of magnesium alloy sheet, in gradient thermal field the coordination mechanism of plastic deformation for DTR magnesium alloys and their regulation mechanism of texture. It will supplement texture theory of magnesium alloy plate, and provide theoreticalbasis for manufacturing high plasticity magnesium alloy plate.

镁合金的一般轧制变形较困难，织构对其轧制变形影响大，无基面织构时，道次压下量63%；强基面织构时，道次压下量15%。前期研究发现，基面织构突出的镁合金的多数晶格的c轴倾向平行于压缩方向。申请人利用温度场的不对称引起轧制变形的不对称，即不产生垂直于镁板的压缩变形，从而避免基面织构形成的思路，设计了一种简单、经济的异温轧制新方法；通过调整轧制温度、镁板温度、轧制速率、变形量等，在镁板内形成一个渐变的温度场，进行渐变温度场诱导调控镁合金轧制板材织构的研究；探索温度场-应力-应变耦合作用下异温轧制的变形特性、异温轧制的不均匀变形场对镁合金板材织构的调控机制，以及通过控制轧制温度实现的热激活条件对镁合金板材织构的直接影响规律等；揭示热激活条件对镁合金板材的分散-会聚调控机制、渐变热场条件下镁合金塑性变形的协调作用机制及其对织构的调控机理等；丰富镁合金板材织构理论，且为制造高塑性镁合金板提供理论依据。

镁合金的一般轧制变形较困难，织构对其轧制变形影响大，无基面织构时，道次压下量63%试样完好；强基面织构时，道次压下量超过15%就开裂。前期研究发现，基面织构突出的镁合金的多数晶格的c轴倾向平行于压缩方向。申请人利用温度场的不对称引起轧制变形的不对称，即不产生垂直于镁板的压缩变形，从而避免基面织构形成的思路，设计了一种简单、经济的异温轧制新方法。实验中调整轧辊温度、镁板温度、轧制速率、变形量等参数，在镁板内形成了一个渐变的温度场。通过有限元模拟和网格划线轧制，明确了非均匀温度场轧制不均匀变形场的分布，掌握了异温轧制的变形特性。研究结果显示，在板材厚度方向，温度呈梯度分布，镁板自上而下的应变分布不对称。板材流变行为观察发现，对较厚板（>4mm），异温轧制后高温面塑性变形大于低温面，对于厚度较薄板则现象相反。以等温轧制为参照，设置不同轧制条件（温度、轧制速度、镁板厚度）形成的渐变热场下的轧制实验，利用借助X射线衍射仪等手段研究了不对称温度场对板材宏观取向分布和晶粒转动的影响规律。对较厚镁板（5mm、2mm、0.8mm），等温轧制和异温轧制试样表现为（0002）的基面织构取向。异温轧制高温-低温板面取向强度存在差异，差值随着温度梯度的增大而增大。这说明不对称温度场的存在可以诱导板材取向不对称分布。温度场梯度差值越大，对织构的调控效果越明显。对较薄板（0.4mm）,异温轧制后高温面表现出非基面取向（（10-11）锥面取向）。厚度对温度场调控镁板取向影响最为显著，较薄板的异温轧制可以实现板材的非基面织构取向。调控效果随温度梯度增大，随轧制速度减小而增大。本项目摸清了温度场诱导镁合金异温轧制的变形特性，探明了渐变热激活条件对镁合金轧制板材织构分布的直接影响规律，揭示了渐变热场条件下镁合金晶粒取向偏转的规律，明确了异温轧制织构调控的机理，丰富了镁合金板材织构理论，且为制造高塑性镁合金板提供了理论支撑。项目发表高水平学术论文6篇，其中SCI和EI检索论文5篇，授权镁合金板材相关专利2项，培养学生4名，出版学术专著1部，获得科技奖励2项，完成了项目计划研究内容，达到了预期目标。