浅谈镁合金镁合金板带铸轧凝固前沿制约及缺陷成形机理

论文导读：板带铸轧历程中，铸轧区熔体凝固前沿的位置与形状对板坯的凝固、变形行为产生重要影响，并进一步影响板坯缺陷形成及表面质量。资料显示，目前镁合金铸轧历程中凝固、变形行为及缺陷成形机理等基础探讨鲜有报道。本论文根据镁合金铸轧技术探讨近况，结合已有的探讨基础，在镁合金板带铸轧凝固前沿制约、液流分配技术及缺陷成形机理
摘要：双辊铸轧是一种将铸造与轧制两道工序合二为一、直接以液态金属制备板坯的近终形生产工艺。双辊铸轧技术运用于镁合金板带生产时，可大幅缩短工艺流程、提升成材率，并显著降低板材加工成本，在镁合金板带加工领域具有重要作用。镁合金板带铸轧历程中，铸轧区熔体凝固前沿的位置与形状对板坯的凝固、变形行为产生重要影响，并进一步影响板坯缺陷形成及表面质量。资料显示，目前镁合金铸轧历程中凝固、变形行为及缺陷成形机理等基础探讨鲜有报道。本论文根据镁合金铸轧技术探讨近况，结合已有的探讨基础，在镁合金板带铸轧凝固前沿制约、液流分配技术及缺陷成形机理三个方面开展了探讨。本论文第一部分采取工艺试验与数理计算相结合的策略，在忽略铸轧区熔体沿板宽方向上温度场分布差别的理想条件下，浅析了镁合金铸轧工艺参数对铸轧区凝固前沿位置、板坯表面缺陷影响作用。探讨结果表明，铸轧速度显著影响镁合金铸轧板坯凝固层焊合点位置，并进一步影响板坯表面质量。将铸轧速度制约在合理范围后，凝固层焊合点位置位于优化区域，可消除板坯表面缺陷，铸带表面质量良好。结合凝固层焊合点位置与铸轧主要工艺参数之间的联系，建立了凝固层焊合点位置制约模型。将制约模型运用于工艺试验时，可改善并消除镁合金铸轧板坯表面缺陷（冷凝、缩边、横向裂纹、孔洞、飞边及流淌等），提升镁合金铸轧板坯表面质量。本论文第二部分探讨了液流分配结构对铸轧区熔体温度场分布的影响规律，阐述了镁合金铸轧板坯热带缺陷的形成机制与制约措施。采取SOLA-VOF有限差分法，对普通液流分配结构下镁合金铸轧区熔体温度场分布规律进行仿真，浅析液流分配结构对铸轧区熔体温度场分布影响规律。仿真结果表明，采取普通液流分配结构时，铸轧区镁合金熔体在板宽方向上区域温度分布极不均匀，温度差值达到15℃；针对模拟工况开展工艺试验时，制备铸轧板坯均出现不同程度的热带缺陷，而供液嘴内部镁合金熔体温度区域温度之间差值达到25℃。由此，普通液流分配结构不满足镁合金铸轧工艺要求。针对镁合金铸轧板坯热带缺陷特点、形成机理及制约措施进行探讨。结果表明，铸轧历程中板坯局部温度在离开轧辊后仍高于合金非平衡凝固固相线温度时，将在铸带局部产生热带缺陷。忽略液流分配的影响时，铸轧区内全凝固点位置决定了全凝固基准线的位置；而液流分配直接影响铸轧历程中熔体温度分布均匀性，决定带坯在宽度方向上全凝固线位置与形状，最终决定镁合金铸轧板坯热带缺陷出现的几率与严重程度。采取优化液流分配技术，可大幅改善铸轧板坯熔体温度分布均匀性，以而有效制约热带缺陷。针对对普通液流分配结构分流效果，采取数值模拟策略进行结构优化，并开展工艺试验进行验证。结果表明：采取优化的分流结构开展镁合金铸轧工艺试验，板坯热带缺陷基本消除；实测供液嘴内部熔体温度结果表明，区域之间温度差值制约在10℃以内。优化分流结构大幅度改善铸轧区镁合金熔体温度均匀性，铸轧板坯热带缺陷得到有效制约。本论文第三部分对镁合金铸轧板坯表面点状偏析、中心线偏析缺陷的特点及形成机制进行探讨，提出了镁合金铸轧板坯偏析缺陷的制约措施。采取金相检测、扫描电镜等浅析了镁合金铸轧板坯表面点状偏析、中心线偏析缺陷特点，结果表明：镁合金铸轧板坯表面点状偏析、中心线偏析由富含溶质Al、Zn元素的金属间化合物组成，偏析内由细小等轴晶组成，与基体组织特点差别显著，部分表面点状偏析缺陷与基体之间有着显著分界线。采取快速停机的方式，获得铸轧区急停试样，浅析了点状偏析的形成历程。实际工艺中，可通过缩短结晶区长度、制约前箱液位高度以及将铸轧合金溶质制约在下限等措施改善镁合金铸轧板坯表面点状偏析缺陷。镁合金铸轧工艺中凝固与变形行为对中心线偏析缺陷产生重要影响。铸轧历程中带坯的轧制变形将挤压液穴中心区域富集溶质液态金属，使其朝铸轧反方向移动；供液嘴不断供给的过热金属液持续冲刷凝固前沿，导致凝固界面重熔并产生强迫对流，推动溶质扩散；合理制约凝固前沿位置，可通过上面陈述的两种作用达到抑制、消除中心线偏析缺陷目的。关键词：镁合金论文双辊铸轧论文凝固前沿论文液流分配论文数值模拟论文缺陷形成机制论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要8-10
Abstract10-13
目录13-15
第一章 绪论15-58

1.1 课题来源15

1.2 课题探讨的目的和作用15-16

1.3 国内外探讨概况16-56

1.3.1 我国镁合金材料研发与运用近况16-22

1.3.2 镁合金的塑性变形特点22-27

1.3.3 镁合金板带加工技术探讨近况27-33

1.3.4 板带铸轧工艺进展近况33-46

1.3.5 铸轧板坯缺陷成形机理探讨近况46-5论文导读：

2

1.3.6 板带铸轧计算机仿真技术运用52-56

1.4 论文的主要探讨内容56-58

1.4.1 论文的主要探讨内容56-57

1.4.2 论文的探讨路线57-58

第二章 基本实验策略58-62

2.1 实验材料58

2.2 实验历程58-60

2.3 数据测量及采集60

2.4 检测与浅析60-62

第三章 镁合金板带铸轧凝固前沿制约62-77

3.1 引言62

3.2 镁合金铸轧板坯凝固变形特点62-64

3.3 实验历程及结果浅析64-71

3.1 实验案例及结果64-66

3.2 实验结果浅析66-71

3.4 镁合金铸轧凝固前沿位置制约模型71-76

3.4.1 焊合点位置制约模型建立71-73

3.4.2 制约模型的讨论浅析及实验验证73-76

3.5 本章小结76-77

第四章 镁合金板坯铸轧液流分配技术77-102

4.1 引言77

4.2 镁合金铸轧区温度场分布规律探讨77-88

4.

2.1 模拟仿真的数理模型78-82

4.

2.2 流场中速度与压力的 SOLA 计算策略82-84

4.

2.3 凝固潜热的处理84

4.

2.4 数值模拟历程及仿真结果84-88

4.3 镁合金铸轧液流分配工艺试验88-95
4.

3.1 工艺验证试验案例88-89

4.

3.2 试验结果89-91

4.

3.3 浅析与讨论91-95

4.4 镁合金铸轧板坯热带缺陷制约95-100

4.1 镁合金铸轧板坯热带缺陷特点95-96

4.2 镁合金铸轧板坯热带缺陷形成历程浅析96-97

4.3 液流分配结构优化及工艺试验验证97-100

4.5 本章小结100-102

第五章 镁合金铸轧板坯偏析缺陷及制约102-124

5.1 引言102

5.2 镁合金铸轧板坯表面点状偏析102-112

5.

2.1 表面点状偏析特点102-104

5.

2.2 表面点状偏析形成历程浅析104-111

5.

2.3 表面点状偏析制约措施111-112

5.3 镁合金铸轧板坯中心线偏析112-122
5.

3.1 镁合金铸轧板坯中心线偏析特点112-113

5.

3.2 镁合金铸轧板坯中心线偏析形成历程113-116

5.

3.3 中心线偏析的影响因素浅析116-120

5.

3.4 中心线偏析缺陷的制约措施120-122

5.4 本章小结122-124
第六章 结论与展望124-130

6.1 主要结论124-127

6.

1.1 镁合金铸轧板坯凝固前沿制约124-125

6.

1.2 镁合金板坯铸轧液流分配技术探讨125

6.

1.3 镁合金铸轧板坯偏析缺陷及制约125-127

6.2 本探讨工作主要革新点127-128

6.3 展望128-130

参考文献130-140
作者在攻读博士学位期间取得的成果140-141
作者在攻读博士学位期间所作的项目141-142
致谢142