弹性模量与塑性变形变化规律试验研究

弹性模量是影响冲压回弹量的重要材料性能参数,在工程应用和回弹数值模拟中一般认为弹性模量为常数.而实际上,弹性模量随塑性变形的增大不断变化,因此其变化对工程中的回弹量评估和数值模拟回弹预测精度有很大的影响.本文针对在汽车和航空工业中广泛应用的铝合金和钢板,采用动力试验方法,对ST14钢及3A21、2024-T3和2A12铝合金的弹性模量在塑性变形中的变化规律进行了试验研究,得到了弹性模量值与等效塑性应变的变化规律,并采用分段线性函数进行了描述.研究结果为进一步研究弹性模量随塑性变形的变化规律及探讨其本质提供了依据,也预示了一种提高有限元回弹预测精度的解决办法.     

TC17钛合金激光冲击温强化的数值模拟研究

目的掌握激光冲击温强化温度对强化效果的影响规律方法通过有限元模拟的方式,对TC17钛合金激光冲击温强化温度对残余应力和塑性变形的影响进行了初步研究。结果随着温度的增加,残余应力先增加后减少,当温度为200℃时,表面和深度方向的残余应力最大,此时基体最大残余应力达到-238 MPa。随着温度的增加,塑性变形先增加后减少,当温度为200℃时,塑性变形量达到最大。不同冲击顺序会影响材料的流动方向,后冲击的激光使材料向先冲击激光留下的凹坑运动,从而影响材料的表面形貌。仿真分析与验证实验的最大残余应力相差5%,从侧面证明了仿真结果的准确性。结论温度是影响激光冲击温强化效果的重要因素。TC17钛合金在200℃时的强化效果最好,所研究的模拟方法为激光冲击强化温度仿真提供了一种新思路。     

激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面性能的影响

目的研究激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面形貌、表面硬度、微观组织和残余应力的影响,为后续研究激光冲击强化技术在回转支承上的应用提供指导和依据。方法采用高功率短脉冲的强激光束对回转支承用钢42CrMo试样进行激光冲击处理,然后用共聚焦显微镜进行表面形貌观察,用维氏硬度计测量冲击前后试样的表面硬度,用扫描电子显微镜观察截面微观组织结构,最后运用ABAQUS模拟激光冲击后的残余应力场。结果光斑直径为3 mm,脉冲宽度为8 ns,激光能量为2、3、4、5 J的情况下,激光冲击后产生的微凹坑最大深度分别为2.17、3.54、4.67、6.07μm,材料表面最高硬度较基体分别提高了10.10%、12.58%、13.58%、17.38%,材料表面的最大残余压应力分别为-210、-384、-495、-508 MPa。观察微观组织发现,激光冲击后塑性变形区的板条马氏体长度和宽度较基体材料更小,且分布更加均匀。结论激光冲击强化回转支承用钢42CrMo后,会在材料表面产生微米级的凹坑,并在材料表面和一定深度方向上产生残余压应力。在一定参数范围内,凹坑最大深度、材料表面硬度和最大残余压应力均随激光能量的增大而增大。回转支承用钢42CrMo的激光冲击强化机理是板条状回火马氏体的细化。     

QP980钢低温韧脆性能的研究

通过仪器化冲击试验方法评价了第三代汽车用高强钢QP980不同温度下的冲击韧性,并获得了其韧脆转变温度。使用预应变模拟冲压成形过程,评价了塑性变形对其低温韧脆特性的影响。结果表明,塑性变形会降低材料的冲击韧性,提高韧脆转变温度,预应变水平越高,其低温韧性下降越明显。     

高强钢中厚板不充分变形的矫直工艺研究

针对不同屈服强度的高强钢,提出了不充分变形的小压弯量3道次矫直方案,并采用ADINA有限元软件模拟矫直过程,研究屈服强度对高强钢长度方向应力、最大矫直力和宽度方向不平度的影响。最后在生产线上验证了最大矫直力和宽度方向的不平度。结果显示,板材变形主要集中于长度方向;随着矫直道次的增加、高强钢塑性变形的累积,高强钢长度方向的应力逐渐下降。当屈服强度≤950 MPa时,在前两个矫直道次中,已经累积充分的弹塑性变形,最大矫直力的模拟值略低于实测值;钢板不平度≤3.0 mm/2 m,满足GB/T709-2006标准的要求。当屈服强度为1150 MPa时,3道次矫直过程钢板仍不能累积充分的塑性变形,最大矫直力的模拟值明显高于实测值;钢板不平度为16 mm/2m,不满足GB/T 709-2006的要求。     

塑性变形对铝合金弹性模量的影响

回弹是影响弯曲件精度的主要障碍 ,而弹性模量是影响回弹的重要因素之一。一般工程应用中都把弹性模量作为常数 ,而实际上弹性模量随塑性变形的进展在不断发生变化。为了准确把握弹性模量值在塑性变形过程中的变化规律 ,针对应用广泛的铝合金材料 ,采用静力学实验方法 ,对常用的退火LY12及退火LF2 1铝合金的弹性模量在塑性变形中的变化情况进行了实验研究。得到了弹性模量值随塑性变形程度及加载方式变化的规律 ,并分别归纳为数学模型。     

剪切变形方向特征对高纯铝箔轧制织构的影响

运用取向分布函数(ODF)研究了每个轧制道次的剪切变形特征对高纯铝箔轧制织构的影响.提出用中性角的相对大小来量化轧制剪切变形作用方向改变的位置,运用Taylor晶体塑性变形理论模拟计算了中性角的相对大小对轧制织构演变的影响.实测与模拟的轧制织构特征表明:中性角靠近轧制变形区的中心位置有利于形成{001}<110>剪切织构,从而证实了除剪切变形的程度外,剪切变形方向改变的位置也是影响高纯铝箔轧制织构的重要因素.     

控轧控冷对船舶用钢组织与性能的影响

对比研究了两种成分控轧控冷船舶用钢的组织与性能。结果表明,2种钢控轧控冷后,组织均为贝氏体、针状铁素体、多边形铁素体及少量珠光体。控轧控冷引起的细小M-A岛复合强化、铁素体细晶强化作用提高了实验钢的强度、硬度及低温冲击韧性。2种实验钢在0°轧制方向上的冲击吸收功最大,分别达到了238.74 J和274.68 J,而在90°轧制方向上的冲击功最小,B钢高于A钢。镍量的增多能够提高实验钢的硬度、强度、塑性及低温冲击韧性。     

热-物理与力学参量对混合钢U肋加劲板残余应力分布影响

建立三维热弹塑性有限元模型,使用随温度变化的材料热-物理与热-力学参量,对混合钢U肋加劲板的焊接温度场和应力场进行了模拟.应用经试验验证的焊接残余应力数值模拟方法,研究了热导率、比热容、密度、弹性模量、泊松比、线膨胀系数共6个热-物理与力学参量对混合钢U肋加劲板焊接残余应力的影响.结果表明,热导率和泊松比对混合钢U肋加劲板焊接残余应力分布影响很小;弹性模量和热膨胀系数对母板残余拉应力和残余压应力以及U肋腹板残余压应力大小影响最大,次之为比热容、密度.因此,对于残余压应力比较敏感的受压混合钢U肋加劲板,在焊接残余应力数值模拟中弹性模量和热膨胀系数的取值正确与否将对计算结果产生较大影响.     

海外文献速报

20080501 阪口洋,羽贺俊雄,乾秀喜,等,φ500mm双辊铸轧机上6016铝合金板的制作．铸造工学（日）．2007,79（9）：523—528．针对汽车车身用塑性变形铝合金6016及假定回收材料中铁含量增加的6016材料,使用高速双辊水平铸轧机试制了6016的板材,研究了铁含量对轧制板的铸造性能、表面质量、抗拉性能、弯曲试验的影响,探讨了用双辊铸轧机回收汽车车身材料的可能性。     

平板轧制咬入阶段非稳定变形的有限元模拟

采用显式动力学弹塑性有限元方法 ,对平板轧制过程中咬入阶段的非稳定变形进行了数值模拟。轧辊采用刚性辊 ,轧件为弹塑性材料 ,其它工艺参数均采用与实验相同的实际数据。通过模拟 ,得出平板轧制咬入阶段非稳定变形的整体视图 ,并进一步分析了压下率对非稳定变形的影响     

The Recovery of Elastic Properties at 35 °C in TRIP 700 Steel Following Deformation

The influence of plastic deformation on the elastic properties that determine the magnitude of springback following forming was investigated using dynamic modulus analysis. For this study, the elastic modulus of TRIP 700 steel was measured continuously at 35 °C and a loading frequency of 1.0 Hz for 1000 min following deformation by cold rolling to varying levels up to 27%. The elastic modulus increased at an exponentially decaying rate during these experiments and with a magnitude that increased with pre-strain. These observations are consistent with the hypothesis that deformation creates microstructural defects that contribute compliance when the stress state changes and that these defects are removed by annealing at this low temperature. This article was presented at Materials Science & Technology 2006, Innovations in Metal Forming symposium held in Cincinnati, OH, October 15-19, 2006.     

超声滚压表面复合强化研究综述

超声滚压技术通过位错的湮灭和产生将晶粒细化至纳米级,提高了材料硬度和耐磨损等性能。探讨了如何进一步提升材料的使役性能,通过将超声滚压与其他处理技术相结合形成复合加工工艺,克服单一超声滚压处理工艺的局限性,如超过塑性变形的极限或过度强化带来的起皱、开裂和压溃等。超声滚压表面复合强化技术作为特种复合加工工艺,在零件高性能表面制造中具有明显优势。根据超声滚压在复合工艺中的位置顺序,分别介绍了超声滚压前端强化、同步强化和后续强化3种加工类型。超声滚压前端复合加工技术主要包括超声滚压复合物理气相沉积技术和超声滚压复合离子注入技术等。在超声滚压同步强化方面,讨论了声电耦合和温度场辅助超声滚压对变形层厚度和摩擦磨损性能的影响。在超声滚压后续强化方面,介绍了涂层复合超声滚压技术,讨论了它对涂层裂纹、孔隙以及表面粗糙度的影响。此外,分析了超声滚压对复合强化过程中材料微观组织演化和塑性变形的作用机制,总结了这些技术在改善表面强化效果和满足复杂服役要求方面的研究现状。最后,展望了超声滚压复合强化技术的应用前景和发展方向,强调了它在提高材料使役性能方面的研究价值和目标。     

6063铝合金搅拌摩擦焊接头冲击断裂分析

以6063铝合金为主要研究对象，简要介绍了铝合金型材的搅拌摩擦焊接工艺及设备，研究了6063-T65l铝合金的冲击断裂性能、塑性变形能力及其搅拌摩擦焊接头的微观组织。研究表明，搅拌摩擦焊接头中为较细的再结晶组织，且强化相呈弥散分布，其冲击断裂性能和塑性变形能力与母材相近。     

不同加载路径下的AZ31B镁合金的成形极限

为了分析实际成形过程中AZ31B镁合金产生破裂的原因,并为改善工艺条件提供实用可靠的判据,采用实验和有限元模拟相结合的方法研究AZ31B镁合金的成形极限.分别对沿轧制方向、垂直于轧制方向、与轧制方向成45°的3种方向的试件进行单向拉伸实验,获得AZ31B镁合金的工程应力-工程应变曲线,获得材料的真实应力-真实应变曲线和...     

弹塑性变形对不锈钢焊接构件低温时效的影响

对硅单晶炉炉盖内壁发生的腐蚀渗漏做了模拟试验。将塑性变形后经过不同温度低温时效，再对进行弹性变形的试样做了耐腐蚀能力的对比检验。结果表明，随时效温度升高，腐蚀裂纹没有减少反而增多，因此，经冲压或卷制造成大比例弹性变形的奥氏体不锈钢构件不宜进行300～450℃的低温时效处理。     

超声滚压轴承套圈表面强化的研究综述

首先介绍了超声滚压的强化机理,通过位错的湮灭与产生将晶粒细化至纳米级,晶粒细化导致位错塞积、缠结,使晶间滑移阻力变大,增加材料变形抗力。进而综述了超声滚压工艺参数、表面完整性(表面形貌、残余应力及显微结构)对轴承套圈耐磨损性能与抗疲劳性能的影响规律。最后,针对单一超声强化的不足,指出了超声滚压复合强化技术的发展方向。声电耦合可增加表层材料塑性流动,愈合微裂纹;超声滚压细晶作用可增加晶界数量,为离子提供了扩散通道,增加了离子注入浓度与深度;超声振动引起的空化效应和力学效应使熔覆层元素更均匀,降低熔覆层孔隙率,复合强化对超声滚压强化效果有明显的提升作用,可进一步增强轴承套圈强化效果。     

550L板坯升级轧制600L牌号带钢试验研究

针对高强汽车钢生产合同量小、规格繁多,混浇坯和合同余材多的问题,以550L带钢的生产为例,研究了终轧温度、冷却速率对550L带钢组织以及力学性能的影响。结果表明,粗轧在再结晶区利用大变形量获得细小均匀的奥氏体组织;精轧采用低温轧制,获得内部有大量变形带的扁平状奥氏体组织,可以提高晶界面积,增加相变形核核心和驱动力,在随后的超快密集冷却过程中形成晶粒细小的铁素体组织,充分发挥细晶强化、相变强化、析出强化、位错强化的作用,使其性能达到高级别600L牌号带钢性能,实现了升级轧制,解决了上述问题。     

多晶体材料的晶界强化模型研究

近几十年来,材料的细晶强化研究大量开展。在一般晶粒尺寸范围内,材料的强度随晶粒尺寸的变化是符合Hall-Petch关系的,但在纳米晶体材料中出现了偏离甚至反Hall-Petch关系的现象,因此Hall-Petch关系的使用具有一定的局限性。文章从塑性变形理论出发,建立了晶界强化数学模型,通过该模型,研究了晶粒大小、晶界厚度及晶界体积百分数、晶界能、弹性模量与多晶体材料强度的关系,发现除了晶粒大小及晶界厚度影响材料强度之外,弹性模量、晶界能越大,多晶体材料的强度越高。