相似理论及其在金属塑性加工中的应用(五)

本文为讲座的第三章模拟塑性加工用模型材料,主要论述对塑性加工中模型材料的要求:软金属材料(铅、铝、铜),模化粘土类材料(塑料泥)、石腊等做为模型材料其性能对流动应力的影响和与摩擦力的关系;并介绍了应用这些材料模拟热钢金属流动、研究变形规律、预测变形力的实例。     

Csf/Al复合材料热压缩变形力学行为的数值模拟

与长碳纤维增强铝基复合材料相比,短碳纤维增强铝基复合材料的最大优点是可以进行二次塑性加工。在复合材料塑性加工中,加工工艺参数对复合材料性能的影响很大。然而由于复合材料界面结构、成分的复杂性和微观性,实验研究无法给出定量的细节过程描述。文章借助数值模拟手段,全面细致地模拟了变形量、温度对复合材料塑性加工的影响,研究了塑性加工时复合材料的应力应变分布规律。实验结果表明,塑性加工时应变主要集中在纤维端部附近,全面进入屈服后纤维的受力随变形量的增加而缓慢增加,变形温度越高,纤维与界面的受力越小,变形越均匀,对保持纤维的长度和界面的性能越有利。     

用塑性泥模拟热态钢的流动

本文表明,塑性泥不但是一种便宜,而且是一种十分有用的模拟热态钢塑性流动的材料。如果将模具用透明材料制造,则可就地观察到塑性流动的整个过程。     

塑性硬化材料亚耦联系统的变分原理及其在塑性加工中的应用

为降低金属塑性成形模拟试验的成本和难度,针对塑性加工中最常见的塑性硬化材料,给出了塑性成形模拟中原型与模型的定义,以及位移亚耦联系统和载荷亚耦联系统的定义,并建立了塑性硬化材料位移亚耦联系统和载荷亚耦联系统的变分原理,从而建立了有不同本构方程的两种材料的变形关系,克服了目前只有本构方程相同的两种材料才可能进行塑性变形模拟的理论限制,利用建立的变分原理,分析了铝,钢两种材料镦粗的变形关系。     

被驯服了的金属——超塑性合金(四)

<正> 超塑性固相接合与复合 在超塑性条件下,有些合金处于极其活性化的状态,很容易进行扩散而互相接合,因为是在固体状态下接合,所以也叫固相扩散接合。 最典型的例子,是在飞机和航天器零件制造的钛铝钒超塑性合金,可在超塑性成型的同时进行固相扩散接合,能够完成常规压力成型难以实现的加工。 通过轧制、挤压等加工并利用固相扩散接合,容易获得超塑性合金与其它材料的复合制品。还可利用超塑性合金作粘合剂,例如用超塑性合金薄膜可将陶     

镁合金塑性加工技术的研究进展

镁合金由于优异的综合性能而广泛应用于航天航空、汽车和3C等领域，但是镁合金常温下塑性较差限制其发展。在综述变形温度、晶粒尺寸和应变速率对镁合金塑性变形能力影响的基础上，详细介绍了镁合金轧制成形、挤压成形、锻造成形、超塑性成形及铸轧成形的最新研究成果，并指出镁合金塑性加工技术的发展方向。     

TB6钛合金热变形行为及本构模型研究

研究材料的热变形行为及建立其本构模型是进行材料加工与模拟的基础。通过对TB6钛合金热变形行为分析,表明流变应力受应变速率的影响较显著,而变形温度对流变应力的影响程度与应变速率的大小有关。采用Arrhenius型双曲正弦方程建立了TB6钛合金流变应力本构模型。研究变形条件对TB6钛合金流变应力的影响。结果表明,可通过控制应变速率和变形激活能来控制热加工的应力水平和力能参数,为TB6钛合金塑性加工过程控制和模拟提供前提条件。     

被驯服了的金属——超塑性合金(三)

<正> 超塑性合金的应用 在超塑性状态下,不驯顺的金属开始驯顺了,它能在很小的外力作用下产生很大的变形,这就给金属的加工技术带来了一场大的变革。 超塑性在工业上的应用,有以下优点: (1)由于超塑性合金在出现超塑性现象时,其塑性极好,变形能力很强,因此可以制出形状复杂的工件。 (2)由于超塑性合金的形变抗力很低,因此可以采用低廉,新型或较轻的成型设备。 (3)超塑性成型能保证非常小的公差配合,因此能减少加工费用,节约材料。     

基于物理模拟的相变塑性应变分离方法

相变塑性是材料在相变过程中由于外部应力引起的材料的不可逆变形。在大型金属零件的焊接和热处理等复杂热力循环过程中,相变塑性对残余应力和变形的影响不可忽视,因此,对材料的相变塑性开展研究十分必要。文章以马氏体相变塑性为例,采用施加不同单轴载荷水平的热力循环实验确定材料相变塑性;通过对该过程热力循环变形和组织演化的分析,在考虑弹性应变、热应变、组织应变基础上,得到了材料相变塑性应变随温度和应力变化的定量关系式。研究结果为分析和研究钢铁材料焊接和热处理过程中复杂热力行为提供了方法。     

轴对称塑性成形过程数值模拟的可视化

本文将塑性有限元法及计算机可视化动画技术应用到轴对称件塑性成形加工过程的数值模拟中 ,用颜色的改变表示金属毛坯内部各区域的应力或其它场变量值在成形过程中的变化情况 ,实现了在计算机的屏幕上以动态变化的图像来模拟塑性加工中金属毛坯的变形过程 ,取得了良好的效果。     

细晶超塑性与热处理

在各种类型超塑性中，细晶超塑性是目前国内外研究得最为广泛的一种。获得细晶超塑性的基本条件之一是材料应具有微细等轴晶粒，一般晶粒尺寸应小于10μm，最好在0.5～1．5μm，并应保持等轴状[1，2]。此外，在超塑性温度下，晶粒还应具有较好的热稳定性。而获得这种晶粒与热加工工艺，特别是热处理工艺密切相关。1为什么要获得微细等轴晶粒普遍认为，超塑变形是晶界行为起主要作用。细晶超塑性变形的主要机制是有扩散蠕变、晶内滑移等机制协调的晶界滑移[3]。晶界迁移、晶界滑移有助于在超塑变形过程中的应力松弛，提高塑性，防止裂纹产生…     

连续柱状晶组织铜及铜合金的超延展变形行为与塑性提高机制

以本文作者所在课题组近年来的工作为基础,介绍了高性能连续柱状晶组织纯铜的室温超延展性、热交换用连续柱状晶组织BFe10-1-1管材的高塑性以及高弹高导Cu-12%Al(质量分数)合金的室温塑性提升。研究发现,连续柱状晶组织的高取向性、平直的低能小角晶界以及在强塑性变形过程中高组分的(001)软取向织构及不同于普通多晶组织的动态回复、组织演化特征,是其塑性提升、具有超延展变形能力的主要原因,总结了连续柱状晶组织塑性提高与超延展变形性的相关机制。研究结果为改善材料尤其是脆性材料和难加工材料的室温塑性与可加工性能提供了理论依据和新思路。     

SHS/PHIP法制备Ti3AlC2可加工陶瓷的塑性特征

研究了用SHS/PHIP技术制备出的Ti3AlC2可加工陶瓷的塑性变形特征。应变速率为1×10^-3/s,从室温到1300℃的压缩实验结果表明,室温到800℃的压缩断裂方式为脆性断裂,但存在显微塑性。主裂纹的偏转与分岔、晶粒的分层与扭折是主要变形机制;1000℃到1300℃,位错运动带来了塑性流变的结果。800℃到1000℃被称为韧脆转变温度区间,在此温度区间以上的应力与应变曲线存在着“硬化区域”,并且随着温度的升高,“塑性区”要大于“硬化区”。     

Ti—6Al—4V超塑性能及应用

1前言钛基合全具有超塑性，其中Ti－6A1－4V以其优异的起塑性能而被认为是应用前景最好的结构钛合金，在结构合金起塑成形工艺研究和应用方面已经取得快速的发展和良好的经济效益．与其它钛基会金相比，亚一6周一4V的起塑性最好，应用广泛且成熟．Ti－6周一4V合金比强度高，用蚀性好，热稳定性好，但加工变形抗力高．由于其弹性模量值低，屈强比大，加工回弹严重，成形加工较困难，用常规的冲压、弯曲、锻造加工方法很难加工出航空航天所需要的高强度高精度零件．但利用其超塑性，不需要特殊的预处理就能在一定条件下进行等温模锻或挤压…     

塑性垫在GH4169合金镦饼中的应用研究

GH4169合金的组织性能对温度、变形量等热加工工艺参数十分敏感,并且镦饼过程中端面不可避免地会存在变形死区。本试验是在镦饼时采用塑性垫,经过数值模拟、锻件生产及检测,锻件的超声波水浸检测结果、晶粒度及力学性能等均满足要求。     

影响搅拌摩擦焊金属塑性流动的因素

针对LF6/LD10、12／T2研究了搅拌摩擦焊(FSW)的金属塑性流动。通过工艺试验，分析了影响FSW金属塑性流动的因素。研究结果表明，被焊材料反复动态再结晶是其持续塑跬流动的前提条件。影响金属塑性流动的因素主要有两个——材料的变形温度和变形速率。搅拌工具使材料保持高应变速率，并对材料快速加热，致使层错能很高的铝发生动态再结晶，促使其稳定流动。保持一定的焊接温度有利于金属动态软化，促进塑性流动，实现焊接。     

精密硬态切削过程金属软化效应与表面塑性侧流的研究

由于普通CNC车床上实施精密硬态车削仍存在被加工表面机械性能不稳定的因素，从而导致该工艺的实施仍面临挑战且不易实现良好的加工表面质量。本文通过实验研究了精密硬态车削淬硬GCr15轴承钢，讨论了PCBN刀具后刀面磨损对已加工表面材料塑性侧流的作用。实验结果表明，由于刀具后刀面磨损量增大导致高的切削温度从而使金属软化是决定材料塑性侧流形式的决定性因素，当后刀面磨损量超过0．2mm时，发生严重塑性流动，已加工表面与原始表面微观组织无明显变化，而显微硬度有所提高。     

钛合金零件等温锻造工艺的应用与现状

金属材料热变形的目的是降低材料的变形抗力,提高其塑性,有利于成形过程的稳定。传统的热变形方法是将坯料从加热炉内移至冷模或预热的模具中进行加工。多数情况下热变形时模具的预热温度远低于坯料温度,在成形过程中．由于坯料与模具之间的温差较大,会使坯料温度急剧降低,导致材料变形抗力增加．塑性降低。尤其是对于小型零件或表面积与体积比很大的的带窄肋、薄腹板的零件,薄壁处温度下降得非常快。     

高强度超声波辅助塑性加工成形研究进展

超声波辅助塑性加工是一种新的加工方法,由于超声振动在塑性加工中具有独特的"体积效应"和"表面效应",与传统塑性加工相比,能有效降低材料流变应力、成形载荷及摩擦力。文章综述了超声波辅助塑性变形基本原理、成形设备及超声波辅助塑性成形工艺等方面的研究现状,并对其发展趋势进行了展望。     

Microscopic Creep and Damage of γ-γ＇Two-phase Nickel-base Superalloy under Elevated-temperature

用晶体热粘塑性模型研究了镍基合金中γ与γ′相的非弹性行为,进行了在晶体塑性理论基础上考虑镍基高温合金中的随机分布相结构对其蠕变与损伤过程的数值模拟.模拟假定合金中γ′相的尺寸及分布具有随机性,γ与γ′相在高温下的变形、损伤用温度相关的晶体粘塑性损伤本构关系进行计算,计算结果与周期体胞模型进行了比较.结果表明：γ′相随机分布模型能够反映镍基合金微观变形和应力分布不均匀、局部剪切变形和可能的破坏倾向;该模型的蠕变分析结果较周期体胞模型合理.