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双辊铸轧工艺是将快速凝固和变形结合在一起的技术。近年来,由于提高铸轧速度和减薄铸坯厚度具有降低能耗、提高效率和获得良好的带坯力学性能等优点而引起了众多研究者的关注。然而由于铸轧速度的提高和带坯厚度的减薄,铸轧区内金属的流变行为被强化,尤其是对于厚度为2mm量级的带坯,高温固—固流变更为突出,在液—固临界点迅速进入强力轧制,对于这种状态的铸轧区金属流变本构关系的研究几乎还是空白,其间带坯的热力学行为亦难以用传统的规律来分析。为了能准确认识快速铸轧中的一些新现象和建立铝带坯生产过程中最优工艺系统,对极为强化的铸轧过程流变行为基本规律的研究已是十分迫切的需要。 本文结合国家计委产业化前期关键技术与成套装备研制开发项目《铝及铝合金铸轧新技术与设备研制开发》及国家重大基础研究发展规划(“973”项目)《提高铝材质量的基础研究》的子项“瞬态凝固连续大变形能量转换与组织形成多重耦合机理”,对连续铸轧过程材料在瞬态凝固、连续轧制成形过程中的流变行为进行研究,并在此基础上进行热力耦合连续铸轧过程仿真分析。主要包括以下内容: (1)研制了一套与Gleeble-1500热/力模拟机配套的实验装置进行常规与快速铸轧过程的物理模拟实验研究,分别在10-2—10秒的范围内完成了金属从凝固到流变成形的全过程。同时,对铝合金在液固相变与热形变过程中的流变行为及其影响因素进行了系列的实验研究,获得了铝合金在这一特定过程中组织结构的变化情况。 (2)根据铝合金连续铸轧过程的变形特点,对比分析各种已有的铝合金半固态、固态高温本构模型,基于热力学理论,研究了铝合金铸轧过程中流变应力与变形温度、应变速率和应变等的相互关系,建立了相应的流变本构模型;运用多元线性回归分析方法确定了依赖于温度、应变速率等的本构模型参数,建立了适用于连续铸轧这一特定工况条件下的铝合金流变本构方程,并将其应用于铸轧过程的仿真分析之中,与实验结果进行了比较,证明了所建立的本构模型表达了其真实的流变规律。 (3)基于传热学和有限元基本理论,建立了凝固过程铸坯与轧