擬平面ひずみ変形加工により発現した結晶方位の熱的安定性と高温変形特性に関する研究

准平面应变变形加工晶体取向热稳定性及高温变形特性研究

基本信息

批准号：
21K04719
负责人：
兼子毅
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Japan Coast Guard Academy (Center for Research in International Marine Policy)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では，塑性変形を受けた結晶粒の長さ/幅の比率を自在に変化できるような擬平面ひずみ変形圧延加工法を開発し，その圧延加工法を用いて加工された金属材料の結晶方向(結晶方位)や結晶粒の形状，その後の熱処理による結晶方位変化や高温中の変形挙動について調査することで，新加工プロセスの妥当性検証を行うことを目的としている．研究2年度は，初年度（2021年度）に実施した擬平面ひずみ変形圧延加工用ロールの開発指針を再検討の上，以下の研究項目を設定した．1．部分圧延を利用した擬平面ひずみ変形圧延加工時の有限要素法解析を行い，再検討した圧延ロール形状や加工回数などのプロセス因子による材料流動や応力・ひずみ分布などの変形特性を明らかにしたのちに，最適な材料流動が期待できる圧延ロールを設計・製作する．2．上記の解析で設計・製作した圧延ロールを用いて，純アルミニウム焼鈍板とAl-Mg系アルミニウム合金焼鈍板を用いた圧延実験を実施する．3．得られた圧延板について光学顕微鏡微視組織観察，圧延方向断面と板幅方向断面について光学微視組織観察とSEM/EBSD測定を行い，有限要素法解析によるひずみ分布との対応を調査する．また，平板状高温引張試験片用つかみ具を設計・製作を行う擬平面ひずみ変形圧延加工時の材料流動や応力・ひずみ分布を3次元有限要素法により解析した結果，ロール断面形状を次の3形状に決定し圧延実験を行った．（1）ロール等胴長方向に三角形溝を連続配置したロール，（2）同一半径の円形凸部が連続配置されたロール（3）異なる半径の円形凸部が連続配置された溝ロール．これら3種について製作を行い，部分圧延と平坦化圧延実験を実施した．その結果，三角形溝ロールよりも円形凸部ロールの方が幅広がりが得られることが分かった．しかしながら，その幅広がり率は最大3％程度にとどまる結果となった．

在该研究项目中，我们开发了一种可以自由改变发生塑性变形的晶粒长宽比的准平面应变变形轧制方法，并开发了一种使用该轧制方法加工的金属材料的加工方法。通过研究晶体方向（晶体取向）、晶粒形状、后续热处理引起的晶体取向变化以及高温下的变形行为，验证新加工工艺的有效性。在研究的第二年，我们重新审视了第一年（2021年）实施的准平面应变变形轧辊的开发指南，并设定了以下研究项目。 1.在使用部分轧制的准平面应变变形轧制过程中进行有限元分析后，我们明确了由于重新检查的轧制辊形状和轧制次数等工艺因素而导致的材料流动和应力/应变分布等变形特征。我们设计和制造的轧辊有望实现最佳的材料流动。 2.利用根据上述分析设计制造的轧辊，我们将进行纯铝退火板和Al-Mg铝合金退火板的轧制实验。 3.对得到的轧制板进行光学显微镜显微组织观察，并对轧制方向和板宽方向的截面进行光学显微组织观察和SEM/EBSD测定，研究与有限元法分析得到的应变分布的对应关系。此外，通过分析拟平面应变变形滚压加工过程中的材料流动和应力/应变分布，利用三维有限元方法设计和制造平板状高温拉伸试样的夹具，轧辊的截面形状确定为以下三种形状后，进行轧制实验。 (1)在辊体长度方向上连续排列有三角形槽的辊。 (2)具有相同半径的连续圆形突起的辊。 (3)具有不同半径的连续圆形突起的槽辊。我们制造了这三种类型，并进行了部分轧制和压扁轧制实验。结果发现，圆形凸辊提供比三角槽辊更宽的宽度。不过，传播率最多也只有3%左右。