金属超声振动塑性成形技术研究现状及其发展趋势

金属超声振动塑性成形,由于能够有效降低设备成形力,提高材料成形极限,改善成形零件质量,在塑性成形领域逐渐发挥了重要作用。介绍了金属超声振动塑性成形的原理与主要特点,以及理论机制中"体积效应"和"表面效应"的研究进展。综述了超声振动在铝/镁合金等轻合金塑性成形工艺中应用的研究现状。提出了目前金属超声振动塑性成形在理论和应用研究中存在的主要问题,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。     

超声振动辅助塑性成形及形性预测研究进展

随着微机电系统等领域的快速发展,对零件成形精度与性能的要求日益增加。超声振动辅助塑性成形是一种典型的能场辅助塑性成形工艺,相比于传统塑性成形工艺,具有流动应力低、材料成形能力高、界面摩擦少、成形质量较好等优势,被广泛应用于难成形材料加工、微成形、复杂构件成形等塑性成形过程。然而,由于不同塑性成形工艺中金属的变形行为特性存在较大差异,对塑性成形质量与成形性能进行预测有利于实现成形过程的形性协同控制。介绍了超声振动辅助塑性成形在体积成形工艺（镦粗、挤压、拉拔等）与板料成形工艺（拉伸、拉深、渐进成形、冲压等）中的应用及发展概况,讨论了超声振动对材料塑性变形过程中宏观表现与微观演化的影响。在已有研究基础上,重点分析了超声振动辅助塑性成形过程中成形能力预测（流动应力、成形极限等方面）和成形性能预测（表面性能、力学性能、微观组织等方面）的研究进展,为金属零部件成形高质量形性调控提供理论参考,并展望了超声辅助塑性成形工艺的发展趋势。     

钛合金塑性成形关键技术进展(英文)

综述了钛合金塑性成形关键技术的发展状况。重点介绍了成形与微观组织演化的研究与发展。在成形方面,主要讨论了省力成形技术在钛合金大型复杂构件成形中的应用,并给出了相关的实例,如钛合金构件的等温成形、连续/间断局部加载成形等;讨论了精确成形技术中的回弹控制与工艺优化等关键问题;在缺陷控制技术方面,主要讨论了如何控制裂纹出现及充填不满等问题;在微观组织演化方面,首先讨论了微观组织的演化机制,如织构与组织形态的演化;其次,讨论了微观组织演化的几种数值建模方法,如内变量法、晶体塑性理论及元胞自动机模型。最后,提出了钛合金构件塑性成形技术领域目前存在的问题与挑战。     

功率超声振动在金属材料成形中的研究及应用

功率超声振动在金属材料成形领域,如在超声处理液态金属、超声焊接成形、超声金属塑性成形及金属半固态成形等方面有着广泛的研究和应用.结合作者的研究成果,介绍了功率超声振动应用于上述各种成形方法的原理,相对于传统方法的优点及其研究和应用现状.认为,由于超声成形的环保、节能和高效性,功率超声振动在金属材料成形领域的研究和应用,特别是用于半固态成形领域中,将有广阔的发展前景.     

钛合金的应用现状及加工技术发展概况

钛合金具有密度小、强度高、耐高温和抗腐蚀性好等优点,在航空航天、船舶、汽车、医疗、化工和能源等领域获得了广泛的应用.首先从航空航天和非航空航天领域综述了钛合金的应用现状;然后从热处理、焊接性能和表面处理技术三个方面综述了钛合金加工工艺及性能;最后叙述了钛合金的最新成形技术,即超塑性成形技术、近净成形技术、激光成形制造技术及计算机模拟技术,并展望了钛合金的应用前景及发展方向.     

钛合金电流辅助成形工艺研究进展

轻质高强材料钛合金因其室温难变形的特性,在一定程度上影响了其应用,电流辅助作用对材料变形具有增塑效应,故采用电流辅助作用成形钛合金有一定的研究意义。对电流辅助难变形钛合金成形进行了综合评述,梳理了钛合金变形电流辅助机理的研究现状,对电流辅助在钛合金塑性成形工艺的运用进行了归纳,最后对电流辅助钛合金成形进行了展望,为电流辅助在钛合金成形工艺中的进一步应用提供参考。     

细化晶粒对钛合金超塑性的影响

钛合金是一种重要的结构材料,晶粒尺寸对其超塑性能有着显著的影响,细晶或超细晶是钛合金在低温或高应变速率条件下获得优异超塑性性能的重要组织条件.概述了国内外钛合金细晶超塑性技术的研究进展,介绍了目前常用的制备细晶钛合金的方法(如大塑性变形法及氢处理技术)及其超塑性性能,展望了钛合金细晶超塑性技术未来的发展趋势.通过晶粒的细化,钛合金超塑性能及成形效率得到了极大提高,有利于实际生产中降低工具损耗和生产成本,为钛合金超塑成形技术的进一步推广和应用奠定了基础.     

电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用

钛合金是航空航天领域主要的轻质结构材料,强度高,但不易成形且回弹大,而电磁成形技术的发展为钛合金零件的精密高效成形提供了新的有效途径.从高速增塑、成形工艺、数值仿真3个方面综述了电磁成形技术在钛合金板材成形的应用研究情况,并结合笔者的研究经历对钛合金电磁成形中存在的问题进行了简要分析.在此基础上,着重综述了电磁成形技术下材料的成形性能与变形机理,进而综述了钛合金电磁胀形、电磁翻边工艺研究进展,并介绍了钛合金电磁成形多物理场耦合仿真技术,最后对未来钛合金板材电磁成形技术的发展进行了展望.电磁成形技术可以提高钛合金板材的成形性能;厚度接近集肤深度的高导电性低强度板材是优质的驱动片.为了进一步促进电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用,需要开发更高强度的磁体线圈以及更优的驱动方式.     

超声辅助CMT电弧增材制造TC4钛合金微观组织和力学性能研究

目的研究超声辅助对CMT电弧增材制造钛合金TC4微观组织及力学性能的影响。方法 CMT增材制造TC4钛合金的同时利用超声辅助设备进行振动辅助,采用不同的振动功率和不同的振动位置对增材后的TC4力学性能和微观组织进行对比分析。结果 600 W超声辅助振动基板时的钛合金试样成形美观,力学性能优异。水平方向上,抗拉强度平均值为952.7 MPa,伸长率平均值为7.46%;垂直方向上,抗拉强度平均值为905.83 MPa,伸长率平均值为11.03%,相较未施加超声振动增材试样的力学性能有明显提高。结论超声辅助的引入有效提高了熔池的深宽比,加快了熔池冷却速度,柱状晶尺寸也明显减小,针状马氏体数量增多,得到的钛合金力学性能和微观组织均良好。     

钛合金超声振动辅助切削研究进展

超声振动辅助切削（UVAM）作为一种新颖而有效的加工技术,可有效提高工件的切削加工性能,被广泛应用于钛合金切削加工领域。主要综述了钛合金超声振动辅助切削技术的国内外研究进展,主要集中于降低钛合金切削的切削力、切削温度、刀具磨损和提高工件表面质量等方面,可以较好地提高钛合金的切削性能,进而阐述新技术结合应用研究的新进展。最后,展望了该研究领域未来的主要研究方向和发展前景。对工程应用可行性、微观组织演变规律和专用设备的开发等的研究,仍然是当下和未来的研究热点。     

超声波振动条件下磁控溅射纳米材料的超塑变形研究

根据高性能纳米材料高精度成形的发展需求,介绍了磁控溅射纳米材料的组织及力学特性,分析了磁控溅射纳米材料超塑成形的优缺点,描述了大功率超声波振动对超塑成形的促进作用。综述了国内外超声波辅助塑性成形的发展现状及最新研究进展,提出了超声波振动辅助超塑成形的发展趋势。     

Investigations on the material property changes of ultrasonic-vibration assisted aluminum alloy upsetting

Numerous studies have shown the benefit of ultrasonic-vibration assisted metal forming. This benefit include a reduction in forming forces, which might be attributed to the superposition of stress, increased temperatures, the effects of interface friction, and energy absorption of dislocation. This study conducts a series of experiments and analyses to investigate the main mechanisms of a reduction in forming forces during ultrasonic-vibration assisted A6061-T6 aluminum alloy upsetting.The findings of this research confirm that, under frictionless conditions, ultrasonic vibration still reduced forming forces, and ultrasonic vibration can increase the temperature of specimens and soften specimen surface during upsetting. From metallographic analyses and micro-hardness tests, the results reveal that energy absorption of dislocation was occurred during upsetting, which also contribute to the reduction of forming force.This research concludes that the mechanisms of increased temperatures and energy absorption of dislocation can affect the material property and make a reduction in forming forces; however, the interface friction effect has nothing to do with a reduction in forming forces.     

超声波振动对钛箔拉伸性能及位错分布的影响

以研究超声波振动条件下钛箔的塑性变形特征和位错分布为目的,通过超声波辅助单向拉伸实验和微观组织分析研究不同超声波振动施加方式对钛箔塑性拉伸变形过程中的应力-应变、伸长率及位错分布的影响规律。结果表明:超声波振动过程中钛箔的流动应力最大降幅可以达到约80%,材料的伸长率从未施加超声时的40.33%最大增加至54.46%。通过TEM可以发现超声波振动条件下位错呈现平行分布的趋势且无大量缠结出现,而未施加超声拉伸的试样中位错的分布则显得杂乱无章且缠结严重。     

数值模拟技术在微成形研究中的应用

微成形技术具备高生产效率、高材料利用率和优异的成形质量,是一种极具发展前景的高精度加工技术。数值模拟技术作为一种先进的研究手段,可以在塑性加工中对材料的变形和工艺可行性等进行评估和预测,达到节约生产成本、缩短研发周期的作用。主要综述了数值模拟技术在微成形研究中的典型应用。介绍了数值模拟技术在研究材料性质和材料变形方面的应用,包括利用Voronoi方法和晶体塑性方法建立金属多晶体模型,研究了微成形过程中材料的变形机制和尺寸效应,建立了材料摩擦函数、构建了零件粗糙表面,研究了微成形过程中的摩擦行为;将晶粒大小、晶体取向与板料模型相关联,研究了微成形过程中薄板的回弹行为和成形极限。除此之外,也介绍了近年来微成形领域的许多新成形技术,如激光辅助微成形、水射流增量微成形、超声辅助微成形,以及数值模拟方法在这些新微成形技术方面的应用。最后,总结了数值模拟技术在微成形研究中所起的作用,并展望了该领域的未来发展趋势。