7A09铝合金高温摩擦模型及微观机理分析北大核心CSCD

采用CFT-I型摩擦试验机,研究了润滑条件下不同的载荷、摩擦速度和温度对7A09铝合金摩擦因数的影响,并采用SEM分析微观状态下不同摩擦因素的作用机理。通过分析建立了基于不同载荷、摩擦速度和温度的变摩擦因数模型,并通过试验验证了模型的准确性。利用ABAQUS的子程序开发接口Fric和高级计算机语言Fortran对摩擦模型进行导入和有限元模拟,通过对比库伦摩擦模型的仿真结果和冲压试验的结果进行验证。结果表明:摩擦因数随着载荷的增加、摩擦速度的增加、温度的增加而减小;基于不同载荷、摩擦速度和温度的变摩擦因数模型的数据的拟合程度较好;变摩擦因数模型的仿真结果更接近于冲压试验的结果,铝板的减薄处在侧壁,验证了摩擦模型的有效性。     

热轧超细颗粒钢用环境友好型润滑剂的研究

通过对基础油、油溶性添加剂和固体润滑添加剂的高温(100～500℃)减摩性能和高温(100～700℃)承载能力的研究发现：当试验温度低于300℃时，基础油菜籽油、油溶性添加剂硫化油脂和磷酸酯的摩擦因数比较低，但当试验温度大于300℃时，其摩擦因数都非常高；固体润滑剂滑石粉在100～500℃时具有较低的摩擦因数，而非层状固体润滑剂硫酸钠具有非常优异的高温承载能力。以菜籽油为基础油研制的热扎超细颗粒钢添加剂具有低温高摩擦和高温低摩擦特性，100℃时的摩擦因数为0.31，700℃时的摩擦因数为0．20。     

铝合金筒体侧向挤压润滑条件分析及润滑剂配比研究

润滑条件对铝合金筒体凸台侧向挤压成形有着重要影响。通过润滑条件对成形等效应变及凸模载荷影响的模拟、分析得出:当摩擦因数增大时,等效应变、筒壁变形和凸模平均载荷值增加,但凸模载荷波动减小。综合分析后确定:当摩擦因数为0.25时,具有较好的挤压效果。水基石墨润滑剂较适合于铝合金的等温挤压,为获得该摩擦因数,制取5种不同石墨含量的润滑剂,通过摩擦试验分析,确定摩擦因数。试验结果表明:当石墨含量为质量分数18%时,该润滑剂的摩擦因数为0.25,此配比较适合于铝合金筒体凸台的侧向挤压成形。     

ECAP中摩擦因数对7075铝合金变形及组织的影响

采用有限元软件DEFORM-3D对7075铝合金等通道角挤压(ECAP)过程进行数值模拟,分析了不同摩擦条件下载荷变化、变形行为以及等效应力应变分布情况,并利用7075铝合金动态再结晶模型对微观组织变化过程进行了预测。结果表明,随着摩擦因数增大,载荷峰值明显增大甚至成倍增长,且载荷值波动加剧,试样"端部效应"减弱,等效应力应变分布不均匀;试样中部稳定变形区晶粒随挤压道次增多而不断细化,试样与通道接触部位形成晶粒细小区,经过4道次挤压后,摩擦因数为0.4时稳定变形区的晶粒比摩擦因数为0.1时的细小。     

7075铝合金搅拌摩擦焊构件时效成形性能

为评价7075铝合金搅拌摩擦焊构件的可时效成形性,基于机械加载时效成形试验,对比研究了时效温度为180℃时不同时效时间下的T型搅拌摩擦焊构件和非焊构件的时效成形规律。结果表明,T型搅拌摩擦焊工艺的存在对7075铝合金构件时效成形回弹率有显著影响,有利于构件的成形,且随着时效时间的延长,构件回弹率呈现先减小后增大的趋势,时效时间为12 h时回弹率达到最小值。时效成形过程对焊接构件拉伸性能有一定影响,但受焊接接头不均匀特征的影响,时效成形后构件的拉伸性能低于非焊构件,接头焊缝前进侧为其薄弱区。     

T6态7075铝合金温热下各向异性研究

对高强度铝合金7075-T6在0.03s-1应变率下,50～250℃温度范围进行系列单向拉伸试验,并测得不同温度下的厚向异性系数R。结果表明：7075-T6铝合金的流动应力随试验温度的升高而减小;在50～200℃温度区间,延伸率随温度的升高而增加;当温度为250℃时,由于T6特性的消失,延伸率反有所降低,得到最佳的成形温度在200℃左右;并且通过对3种不同屈服函数Mises,Hill48和Barlat89比较,得到能准确方便描述7075-T6各向异性的屈服函数,确定了不同温度下屈服函数的参数。     

6061-T6铝合金板材热冲压成形极限图研究

自行设计并研制了一套获取板材热冲压成形极限图的试验系统,开展了6061-T6铝合金板材在不同应变路径及温度下的成形极限研究,获得了其在25~300℃的成形极限图。使用MSC.MARC软件对6061-T6铝合金板材的热冲压成形进行数值模拟,研究了失稳判断方法对不同温度下成形极限预测的影响。结果表明:6061-T6铝合金在室温下的极限应变值很低,塑性较差;变形温度升高到200℃时,极限应变值平均提高了99.5%;变形温度从200℃升高到300℃时,极限应变值进一步提高了23.5%,其塑性也显著提高。采用最大载荷判断法和应变路径判断法相结合的失稳状态判断准则能准确预测6061-T6铝合金的热成形极限,模拟结果和试验结果吻合较好。     

7075-T6铝合金板温热成形极限图实验

研究7075-T6铝合金板在温热状态下成形性能,采用电化学腐蚀网格法,利用热力耦合条件下的通用板材成形性能实验机和网格应变自动测量分析系统,获得了7075-T6铝合金板在温热状态下(室温~200℃)的成形极限图(FLD)。实验表明,7075-T6铝合金板的成形极限曲线受温度影响显著,并随温度的升高而上升。基于实验数据,建立了不同温度下7075-T6铝合金板成形极限图的计算模型。     

7075铝合金的磨损行为及其机理探讨

在干摩擦条件下,以外加载荷和环境温度为变量,对7075铝合金的磨损行为进行研究.结果表明,7075铝合金随着载荷增加,出现从轻微磨损到严重磨损的转变,并且随温度的升高磨损转变的临界载荷大大减小.7075铝合金在常温～150℃下的磨损率明显小于200℃以上的磨损率.轻微磨损时,以磨粒磨损和氧化剥层磨损为主;严重磨损时,以热软化、粘着磨损及疲劳剥落为主.7075铝合金的磨损与其表面生成的机械混合层(MML)密切相关.当MML不被完全破坏时,其磨损率很低;一旦MML消失,就转变为严重磨损.     

M2高速钢的高温摩擦磨损行为

采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损试验机,对M2高速钢在200、400和600℃下的高温摩擦磨损性能进行研究。采用扫描电镜观察磨损表面形貌,探讨了其磨损机制。结果表明:温度是影响M2高速钢高温摩擦磨损性能的重要因素。随着温度的升高,磨损体积先升高后降低,400℃时磨损体积最大,分别是200和600℃的15倍和1.2倍。200℃时摩擦因数最大为0.65,随温度升高摩擦因数先降低,随后趋于平稳,400和600℃时分别为0.39和0.40。200℃时M2高速钢的磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损,以磨粒磨损为主,碳化物减磨作用明显; 400和600℃时主要磨损机制为粘着磨损和轻微的氧化磨损。400℃时粘着磨损严重,磨损加剧。600℃时以氧化磨损为主,氧化层起到良好的减磨作用,磨损减弱。400和600℃下的摩擦因数较200℃小,这是表面的软化熔融和氧化层的润滑的共同作用所致。     

镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑性能

利用数控实验机床和摩擦实验研究AZ31镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑机理。结果表明:镁合金薄板在加热条件下可以实现单点渐进成形;固体润滑膜可分为粘结型和吸附陶瓷型两种;固体石墨和MoS2润滑剂的初始摩擦因数均小于0.12,均可保证热渐进成形件获得良好的内外表面质量,没有任何划痕和裂纹等缺陷;吸附多孔陶瓷型固体润滑膜具有润滑和自润滑作用,固体润滑剂颗粒大小对初始摩擦因数有一定影响;固体BN粉末没有起到润滑作用,不能单独作为热渐进成形用固体润滑剂;当温度小于500℃时,固体石墨和MoS2粉末按一定比例配置的润滑复合喷剂的初始摩擦因数均小于为0.2,且表现出一定的协同作用。     

铝合金板温成形过程拉深筋部位摩擦系数的测试

基于板料成形时法兰区周向收缩、厚向增厚的特点和温成形的环境,针对铝合金板温成形过程拉深筋部位摩擦系数的测量,研制了一套新型摩擦测试装置.探讨了压边力、成形温度、润滑状态三种工艺参数和铝合金板试样楔形角对拉深筋部位摩擦系数的影响.研究表明,成形温度和润滑剂对摩擦系数影响比压边力明显;当不采用润滑剂时,随着成形温度从室温上升到250℃,摩擦系数有明显的增加;在高温状态下,三种润滑剂的使用,都可以大大降低温成形时的摩擦系数,但这三种润滑剂之间的润滑效果差异并不明显;在不同楔形角的铝合金试样成形过程中,拉深筋部位的摩擦系数随着角度的增大而增大.     

7075铝合金高温热变形性能的研究

采用Gleeble-3800热模拟机,沿与原材料轴线呈0°、45°、90°方向切割试样,在320、400和480℃,变形速率0.01、0.1和1/s时对7075铝合金进行试验。研究了温度、应变速率对7075铝合金热变形过程中力学性能及显微组织的影响。结果表明:在同一应变速率下,7075铝合金的流变应力和进入稳态流动时所需的应变随温度的升高而降低;在低温成形时,晶粒的形状连续而均匀;随着变形温度升高,晶粒逐渐变得粗大;在较高温度变形时,大晶粒周围有细小的等轴晶出现,发生了动态再结晶。在同一变形温度下,7075铝合金的流变应力随应变速率的增大而提高;应变速率越大,越易出现动态再结晶。     

压头温度对挤压铸造7075半固态组织均匀性的影响

应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态挤压铸造充型过程进行了模拟,研究了压头预热温度对7075铝合金杯形件充型过程的影响。在模拟的基础上,利用压力机及杯形试验模具,进行了半固态7075铝合金流变挤压铸造成形,分析了压头预热温度对7075铝合金杯形件半固态挤压铸造组织均匀性的影响。模拟和试验结果表明,压头预热温度越高,充型越平稳;在合金温度为628℃,成形比压为50 MPa,成形速度为3.5mm/s的条件下,随着压头预热温度的增加,杯形件的液相偏析度减小,组织更加均匀。当压头温度为400℃时,杯形件的液相偏析度最小,为14.02%。     

7075铝合金的热激活变形行为与唯象本构关系

利用热物理模拟机Gleeble1500进行多组圆柱试样的热物理模拟压缩试验,试验温度为250～450℃,应变速率为0.01～10 s-1.结果表明,7075铝合金热压缩温度在300、350、400和450℃时流变行为呈近稳态,而在250℃时呈非稳态.应用多元线性同归方法分析计算了7075合金唯象本构模型所需的一组系数及热变形的激活能.获得了能够较精确表示7075合金材料的流动应力与温度、应变速率和应变之间关系的唯象本构模型,为塑性成形模拟提供了所需的基本模型.     

润滑剂在温挤压中的应用研究

对40Cr、1Cr18Ni9Ti钢温挤压润滑剂应用研究,发现不同成分的润滑剂其润滑效果具有很大的区别。挤压温度低于400℃时,各种润滑剂均具有较低的摩擦因数,石墨系润滑剂的摩擦因数最低,润滑效果相对最好;挤压温度高于400℃时,石墨系润滑剂仍保持较低的摩擦因数,PbO的摩擦因数增加最快。     

基于CAE的汽车铝合金控制臂锻造成形工艺

以某汽车右上控制臂为研究对象,选用6082铝合金为锻造材料,分析了产品的结构特点及成形难点,确定了其成形工艺为两道次辊锻、两工位弯曲、预锻和终锻。根据锻模设计理论,采用Solidworks软件设计各道次模具,并通过Deform软件对6082铝合金控制臂成形过程进行模拟,从温度分布、等效应力应变以及金属流动等角度分析了各工序的成形情况。针对成形方案中变形程度最大的预锻工序,采用控制单一变量的方法,分析了坯料始锻温度及摩擦因数对预锻成形的影响。结果表明：预锻时,随着始锻温度的增加,平均等效应力减小,始锻温度在450～490℃时更合理;改善润滑,减小摩擦因数使得模具载荷降低,锻件的最大等效应变减小,有利于成形且提升模具寿命。最后,基于模拟结果结合实际生产进行了试验,得到了与模拟结果相吻合的成形锻件。     

锻造操作机钳口与热工件间摩擦因数的试验研究

基于锻造操作机夹持热工件的实际工况,将钳口材料ZG310-570和HT350与几种常见的锻件材料组成摩擦副,通过对M-200摩擦磨损试验机进行改造,测试了各摩擦副在常温下的摩擦因数以及高温热试样块温度在降低过程中的各摩擦副间摩擦因数。试验分析表明,试样环ZG310-570与各材料间的摩擦因数小于试样环HT350与各材料间的摩擦因数;随着热试样块温度的降低各摩擦副间的摩擦因数增大。因此,在设计夹持装置时,钳口与热工件间的摩擦因数以热试样块高温下的摩擦因数来选取比较合理。     

7075铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对7075铝合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究。结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;可用Zener-Hollomon参数的指数形式来描述7075铝合金高温压缩变莆时的流变应力行为。     

合金温度对7075半固态模锻液相偏析的影响

应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态模锻充型过程进行了模拟,研究了合金温度对7075铝合金杯形件充型过程的影响规律。在模拟的基础上,利用压力机及杯形实验模具,进行了半固态7075铝合金流变模锻成形,研究了合金温度对7075铝合金杯形件半固态模锻液相偏析的影响,模拟和实验结果表明:合金温度越高,充型越不平稳;在压头温度400℃、成形速度3.5 mm/s、成形比压50 MPa的条件下,随着合金温度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当合金温度为628℃时,杯形件的液相偏析度为14.02%。