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镁合金是最轻的金属结构材料,其比强度和比刚度高,阻尼性及机加工性好,具有防震、屏蔽电磁波等优异性能,近年来得到极大重视,在国防、航空航天以及3C、汽车等民用工业部门得到了广泛地应用。镁合金薄板是目前急需的产品,但由于镁合金自身晶体学的特点,轧制成形能力差,因而生产工艺过程复杂、生产效率低、成材率低、固定资产投资大、严重制约了镁合金板带的开发和运用。镁合金薄带双辊铸轧技术是当今镁合金行业主要研究的课题之一,该技术具有短流程、低能耗及节省投资等优点。
铸嘴型腔内流场与温度场的分布状态及铸轧过程中的各工艺参数决定了铸轧能否顺利进行以及能否获得高质量的铸坯。本文利用有限元模拟软件ANSYS对镁合金薄带双辊铸轧过程进行了数值模拟,并参考模拟计算结果进行了镁合金铸轧实验,成功铸轧出了质量良好AZ31镁合金薄带,取得了如下有价值的研究成果:
1.运用有限元分析软件ANSYS对铸嘴部镁合金熔体三维流场与温度场进行了仿真模拟,建立了铸嘴镁合金熔体的流场及温度场;
2.运用有限元分析软件ANSYS模拟了不同工艺参数对铸轧区温度场的影响,并确定了实现铸轧工艺的参数范围,浇注温度为720℃,板带厚度为5mm时,需要将铸轧速度控制在2.7~3.0m/min之间,为镁合金铸轧实验研究提供了依据;
3.以AZ31镁合金为研究对象,结合模拟计算结果,应用双辊铸轧法进行大量的实验研究,成功铸轧出了厚度为5mm,宽度为450mm,板型良好的镁合金薄带,并确定了镁合金薄带双辊铸轧的最佳工艺参数。