《镁合金无缝管轧制基础理论》从镁合金热变形特点出发,系统地介绍了镁合金的热变形行为、本构模型、热加工图及热加工过程镁合金组织演变和晶粒取向,并对镁合金无缝管轧制工艺变形特征、数学模型及工艺过程进行了阐述,同时还对镁合金无缝管连轧工艺做了简要介绍。全书共分7章,主要内容包括:镁合金热变形行为及加工图,热加工过程镁合金组织演变和晶粒取向,镁合金无缝管轧制变形特征及数学模型,镁合金无缝管轧制工艺数值模拟及实验,镁合金无缝管轧制微观组织及性能,以及镁合金无缝管连轧工艺。
《镁合金无缝管轧制基础理论》可供研究镁合金塑性变形理论的学者以及镁合金管制备与生产的工程技术人员阅读,也可作为高等院校相关专业师生的参考书。
镁合金具有低密度、高比强度和比刚度、良好导热性等优点,作为潜在的结构材料可部分代替钢铁、铝合金,被广泛用于航空航天、新能源汽车等领域。国家提出以轻质、高强、大规格、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳为发展方向,发展高性能镁合金,重点满足大飞机、高速铁路等交通运输装备需求,解决镁合金设计与结构调控的重大科学问题,加快镁合金制备及深加工技术开发。国内已有一批镁合金深加工优势企业,由于镁合金成形理论、工艺及设备方面存在技术性缺陷,其生产相对落后,致使能耗较高、产业污染较严重、资源综合利用率低。管材方面的研究难以脱离挤压和拉拔工艺生产出现的毛管再加工问题。尽管镁合金轧制已初步应用于工业生产,但由于镁合金塑性变形微观机理和轧制加工原理尚不完善,采用传统的轧制工艺及装备难以满足镁合金特殊塑性要求,致使产品质量不稳定,产品成材率低。因此,开展镁合金无缝管轧制基础理论研究对加速镁合金深加工行业发展具有重大意义。
作者结合多年的研究实践及在镁合金热加工变形特性与镁合金无缝管轧制工艺等方面的研究成果基础上著成本书。其中,第1章详细介绍了镁合金性能特点及应用、镁合金塑性成形机制、镁合金管加工及微观组织的国内外研究现状;第2章分析了镁合金热变形行为并构建了热加工图,得到合适的加工窗口;第3章论述了热加工过程中镁合金微观组织及晶粒取向演变规律;第4章介绍了镁合金无缝管轧制变形特征并构建了轧制过程数学模型;第5章阐述了镁合金无缝管轧制过程数值模拟及实验结果;第6章分析了镁合金无缝管轧制微观组织及性能;第7章介绍了镁合金无缝管连轧工艺,包括应力一应变分布、连轧变形特征、轧制力学模型以及轧制过程数值模拟与实验结果。
本书图文并茂,由浅入深,不仅可作为镁合金加工专业的研究生和大学本科高年级学生的参考书,亦可供从事该领域研究和生产的科技人员阅读。如果本书能够为广大读者对镁合金无缝管加工研究和生产现场有启发和帮助,作者将倍感欣慰!
本书内容涉及的研究是在山西省自然科学基金项目(201601D011029)、山西省青年基金项目(202103021223287)的支持下完成的。作者在研究及撰写本书的过程中得到了许多同行的大力帮助和支持。在此由衷地感谢太原科技大学的双远华教授、王建梅教授、陈建勋教授级高级工程师、赵富强教授等提供的宝贵建议和实验支持!感谢课题组周研、苟毓俊、毛飞龙、胡建华、王清华等对研究工作做出的贡献!还要感谢研究生武泽昊、蒯玉龙、李通等在本书编著过程中所做的图片处理、文献查找和文字校对工作!此外,本书的出版得到了太原科技大学重型机械教育部工程研究中心的资助,在此表示诚挚的感谢!
限于编者水平及编写时间,若书中存在不足和疏漏之处,敬请读者批评指正!
1 绪论
1.1 镁合金性能特点及应用
1.1.1 镁合金的性能特点
1.1.2 镁合金应用
1.2 镁合金塑性成形机制
1.2.1 位错滑移机制
1.2.2 孪生机制
1.2.3 晶界滑移
1.3 镁合金管材加工国内外研究现状
1.3.1 拉拔
1.3.2 挤压
1.3.3 轧制
1.4 镁合金微观组织和织构的国内外研究现状
1.4.1 组织晶粒细化
1.4.2 镁合金织构
参考文献
2 镁合金热变形行为及加工图
2.1 等温热压缩实验
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验方案
2.2 热变形行为
2.2.1 真应力—应变曲线分析
2.2.2 流动应力下降率
2.2.3 温升及流动应力修正
2.3 挤压态镁合金本构模型
2.3.1 本构模型的基本形式
2.3.2 本构模型建立
2.3.3 应变补偿修正模型
2.3.4 本构模型验证
2.4 热加工图理论基础
2.4.1 能量耗散图构建原理
2.4.2 变形失稳区的判别准则
2.5 热加T图构建
2.5.1 功率耗散效率求解
2.5.2 流变失稳参数求解
2.5.3 热加工图的绘制
2.6 热加工图分析
2.6.1 耗散效率峰区分析
2.6.2 失稳区分析
2.6.3 稳定区分析
2.7 本章小结
参考文献
3 热加工过程镁合金组织演变和晶粒取向
3.1 微观组织演变
3.1.1 挤压态镁合金原始微观组织
3.1.2 变形温度对镁合金微观组织的影响
3.1.3 应变速率对镁合金微观组织的影响
3.1.4 应变量对镁合金微观组织的影响
3.2 挤压态镁合金组织预测模型
3.2.1 动态再结晶临界应变模型
3.2.2 动态再结晶动力学模型
3.2.3 动态再结晶晶粒尺寸模型
3.3 微观组织晶粒取向及织构演变
……
4 镁合金无缝管轧制变形特征及数学模型
5 镁合金无缝管轧制工艺数值模拟及实验
6 镁合金无缝管轧制微观组织及性能
7 镁合金无缝管连轧工艺