热成形淬火对QP1180/22MnB5激光拼焊板组织与性能的影响

目的 对QP1180和22MnB5激光拼焊板进行热成形试验,以解决超高强钢板材焊后的软化问题。方法 选择QP1180和22MnB5异种高强钢作为母材进行激光自熔焊,对焊后的激光拼焊板进行热成形试验,通过体式显微镜、扫描电子显微镜、液压拉伸试验机和维氏硬度计等手段,分析热成形前后激光拼焊板微观组织和力学性能的变化。结果 与焊态拉伸试样相比,热成形试样抗拉强度提高了135%,断后伸长率降低了55%,拉伸试样都在22MnB5母材处断裂,均为塑性断裂。在热成形后,对焊接接头进行组织分析,发现QP1180母材区马氏体含量增加,22MnB5母材区和临界热影响区组织由珠光体和铁素体转变为马氏体,焊接接头热影响区各亚区的组织均转变为大小不同的板条马氏体。硬度测试结果表明,焊态试样焊接接头的QP1180临界区存在软化现象,硬度值最低为335HV,22MnB5侧硬度值由母材处向焊缝升高,母材硬度最低为170HV;而在热成形后,QP1180临界区软化现象消失,硬度值趋于平缓,22MnB5母材处硬度比焊态试样硬度高了2倍。结论 与焊态试样相比,经热成形后激光拼焊板的焊后软化问题得到了解决。     

铝合金塑性成形粗晶现象的研究进展

铝合金经过热塑性变形或者塑性变形+热处理后,可能发生晶粒异常长大而形成粗晶。粗晶会大幅降低构件的力学性能、耐腐蚀性能和抗疲劳性能,因此必须得到有效控制。对铝合金塑性成形粗晶的研究主要集中在2×××、6×××、7×××系热处理可强化型铝合金以及5×××系热处理不可强化型铝合金,研究内容已经覆盖塑性成形工艺、热处理制度、微观组织演变、数值仿真模拟等方面。为了明晰铝合金塑性成形构件粗晶现象的研究现状,为相关研究提供参考,对铝合金塑性成形粗晶现象的研究进展进行了梳理。首先,分析了材料成分、变形温度、变形速度、固溶温度、固溶时间和模具结构对晶粒异常长大的影响;其次,从晶粒取向分布、应变诱导储能和第二相钉扎作用的角度总结了晶粒异常长大的机理;再次,归纳了包括改变坯料初始状态、合理的锻造技术和中间形变热处理等有效抑制粗晶产生的方法;最后对未来的研究方向进行了展望。     

不锈钢外板对 2219 铝合金拼焊板胀形性能的影响

目的现有2219铝合金板材宽度不能满足大型复杂曲面件整体流体高压成形需要,仍需采用焊接方法制备成形坯料,焊缝的存在导致铝合金拼焊板整体性能不均匀,影响成形性能及壁厚分布。方法提出2219铝合金拼焊板的双层板流体高压成形方法,采用1.8 mm厚铝合金拼焊板作为内层板,1mm厚不锈钢板作为外层板,进行双层板胀形实验研究。对比分析了单层板与双层板条件下2219铝合金拼焊板的成形极限、应变及壁厚分布。结果外层板的存在能够使板材的极限成形高度和极限应变增加,同时使壁厚分布更加均匀。结论双层板之间存在界面摩擦,可以提高内层拼焊板的成形极限、改善壁厚分布。     

铝合金板材热成形-淬火一体化工艺研究进展

为解决铝合金室温塑性差和成形后热处理变形的问题,发展起来了一种铝合金板材热成形-淬火一体化新工艺。该工艺是将热处理和热成形在同一工步完成,即固溶后板材快速转移到模具中成形,然后完成模内淬火,最后通过时效来提高其强度。高温成形可提高板材成形性能,模内淬火能够保证其强度和尺寸精度。重点介绍了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺关键技术及最新研究进展,总结了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺实验研究和数值模拟的研究现状。     

喷射成形7075+TiC铝合金的半固态组织研究

制备具有不同原位TiC颗粒含量的喷射成形7075铝合金，在610℃和620℃二次加热并保温30min，淬火固定其半固态组织后采用扫描电镜进行观察，利用平均截线法统计其平均晶粒尺寸，分析不同颗粒含量对喷射成形7075铝合金半固态组织的影响规律。结果表明，当原位TiC颗粒含量达到2．91％(体积分数，下同)时已经产生良好的钉扎效果，使得合金基本保持喷射成形组织特征，能够满足后续的半固态成形工艺要求，与7075铝合金相比，抗拉强度提高4．2％，TiC颗粒的含量减少至1．73％和1．15％时，局部区域发生晶粒的异常长大现象，使合金组织的均匀化程度下降。     

轻量化拼焊板构件塑性成形研究进展

拼焊板构件因容易实现轻量化、低成本、短周期成形制造而被广泛应用于飞机、汽车工业中,但在这类构件的塑性成形中,焊缝引入的材料、几何、边界条件非线性显著增加了成形复杂性,导致成形质量及成形极限下降,尤其是在具有强烈不均匀变形特征的弯曲、旋压等局部加载塑性成形中表现得更加明显,极大制约了轻量化拼焊板构件的精确塑性成形。为此,国内外学者在拼焊板构件弯曲及旋压变形机理与成形规律方面开展了大量研究。从焊接材料不均匀力学行为表征、拼焊板构件弯曲及旋压成形有限元建模、焊缝特征对变形行为影响及工艺设计等方面综述了相关研究进展,最后提出了拼焊板构件塑性成形仍面临的关键难题与挑战,对认识和发展轻量化拼焊板构件塑性成形具有重要指导意义和参考价值。     

多尺度铝合金变形组织演变模型研究进展

铝合金在热成形过程中,微观组织会发生晶粒长大、晶粒不均匀变形、动态再结晶等一系列复杂的演化,而这些材料内部微观结构的改变,会直接影响铝合金的综合性能。通过掌握变形过程中微观组织演变的物理本质,以达到控制微观组织及产品性能的目的,已经越来越受到材料研究者的重视。对铝合金变形组织演变模型的研究现状进行了综述,重点介绍了多尺度模拟方法,同时指出了研究中存在的问题,对铝合金变形组织演变建模的发展趋势进行了展望。     

激光拼焊板拉延成形焊缝移动优化控制

针对不同材料种类、厚度、强度、镀层焊接的拼焊板存在的成形问题,采用有限元仿真技术准确预测了拼焊板拉延成形工序的金属流动,在此基础上开展了拉深筋优化工艺研究.研究结果表明:由于纵梁前端和后端变形不均匀,拼焊板焊缝在拉延过程中随着拉深筋设置的不同产生不同的流向;当纵梁后端两侧拉延筋阻力系数分别设置为0.35和0.15时,零件内部焊缝移动量最小,更有利于拼焊板的成形质量控制.     

高强度钢-普通钢拼焊板热冲压成形机理研究

目的 研究高强度钢-普通钢拼焊板热冲压成形机理.方法 对高强度22MnB5钢-Q235钢拼焊板高温力学性能及U形热弯曲件的微观组织和力学性能进行实验研究,对高温下拼焊板协调变形进行数值分析,研究拼焊板高温力学性能和热弯曲件微观组织、力学性能的影响机制及拼焊板热变形协调机制.结果 焊缝与拉伸方向平行时,800℃下拼焊板伸长率不高,两侧母材形变量相差较大;900℃和950℃下,两种母材形变量接近.焊缝与拉伸方向垂直时伸长率较低.热弯曲件"软"、"硬"区抗拉强度差为500～1000 MPa,伸长率差为5％～20％.结论 焊缝与拉伸平行时拼焊板塑性较好,温度越高焊缝两侧变形较一致,焊缝与拉伸垂直时拼焊板力学性能主要取决于"软"区母材的性能.揭示了高强度22MnB5钢-Q235钢拼焊板热冲压成形机理.     

铝合金感应加热半固态重熔及复杂件触变成形

目的 研究铝合金半固态坯料在感应加热过程中的组织演变规律,并实现复杂构件近净成形。方法 对7075-T6铝合金挤压棒料进行感应加热条件下的半固态等温处理,观察其微观组织演变规律,并对其进行金相分析,研究晶粒粗化机制;随后采用梯度感应加热坯料进行触变-塑变复合成形试验。结果 晶粒随保温温度的升高,或保温时间的增加,尺寸逐渐增加;随保温时间的延长,晶粒圆整度逐渐增加。晶粒的长大主要以Ostwald熟化机制为主,合并长大为辅,且由于感应加热速率(5 ℃/s)较快,最终形成的晶粒较小。计算得出,晶粒在590, 600, 610, 620 ℃时的晶粒粗化速率分别为165, 226, 309, 497 μm3/s。采用梯度感应加热坯料,实现了某型铝合金尾翼构件的近净成形。结论 适用于7075铝合金触变成形的感应加热工艺参数为：在610~620 ℃下保温5~10 min。集成感应加热半固态重熔处理和触变-塑变复合成形技术,可实现复杂构件近净成形。     

铝合金由对称法兰件热挤压成形极限的理论分析

对铝合金轴对称零件热挤压成形进行了理论分析,总结出零件成形极限的影响因素及规律.通过建立法兰类轴对称零件在热挤压成形过程中变形区应力计算的力学模型,得出应力变化和法兰区外径最大尺寸的表达式.并通过不同应力状态下临界尺寸表达式的对比,分析径向压力P、材料与模具之间的摩擦力τ以及法兰区厚度t对法兰区外径最大尺寸Rmax的影...     

镍基合金的热变形行为及智能热加工技术研究进展

镍基合金具有优异的高温强度,良好的抗疲劳、抗氧化和抗腐蚀性能,是目前航空航天领域内应用最为广泛的金属材料之一,已成为航空发动机热端部件不可替代的关键材料.镍基合金的高温变形抗力大、成形温度范围窄、微观组织演变复杂,给镍基合金零件的成形制造带来了巨大挑战.综述了近年来镍基合金的高温流变规律及建模、微观组织演变规律与建模、...     

选区激光熔化成形铝合金的主要缺陷及调控方法

高性能铝合金因轻质、高强、耐腐蚀等特点,在航空航天、车辆工程和海洋工程等领域应用前景广阔。然而,随着铝合金零部件形状和结构越来越复杂,传统成形方式难以满足需求。选区激光熔化(SLM)技术具有一体化成形复杂形状和精密零件的能力,因此在铝合金成形方面具有极大的发展潜力。但是,铝合金具有宽的结晶温度区间、高的激光反射率和热导率等特性,在SLM成形过程中易产生缺陷,从而使成形件的力学性能下降。近年来,为解决此问题,研究者们做了众多工作并取得了一定的进展。基于此,介绍了SLM成形铝合金存在的主要缺陷及其成形机理。从工艺优化与微合金化两个角度出发,总结了不同牌号铝合金的SLM成形缺陷的调控方法,并对SLM成形铝合金的发展进行了总结与展望。     

Effect of abnormal grain growth on tensile strength of Al–Cu–Mg alloy friction stir welded joints

An Al-4.5%Cu-1.5%Mg aluminum alloy with a T4 temper was friction stir welded, and the effect of the abnormal grain growth on the tensile strength of joints was investigated. Abnormal grain growth usually happens during post weld heat treatment. It is found that the tensile strength and elongation of the heat-treated joint will increase significantly if this phenomenon completely happens in stir zone. On the other hand stable grains in the stir zone have no effect on the mechanical properties of heat-treated joint.     

粉末冶金难变形材料热静液挤压技术进展

综述了热静液挤压技术在烧结态粉末冶金难变形材料挤压成形与粉末体高致密化固结方面的研究进展。简述了热静液挤压工艺原理、工艺特点与适用范围,分析了热静液挤压润滑层形成的影响因素,介绍了热静液挤压润滑介质研制和热静液挤压技术在粉末冶金高比重钨合金、γ-TiAl基合金材料的挤压成形以及纳米晶铝合金、弥散强化铜合金、NdFeB永磁合金等金属粉末体材料的高致密化固结成形方面的应用,指出了热静液挤压工艺的技术优势与发展前景。     

车用轻量化铝合金材料本构关系研究进展

综述了车用轻量化铝合金材料塑性流变行为的建模。随着成形技术与设备的进步,铝合金的成形方式已不再局限于传统的冷成形,热成形与高速成形的新工艺不断涌现,对本构模型的准确性要求也不断提高。由此,高温下材料的本构关系已成为研究的热点,并进一步将微观组织结构的演变包括位错运动和损伤演化等耦合到本构模型中,提高了本构模型的准确性。这些模型被证明能够较好地描述材料的塑性流变行为。     

预变形对LY12铝合金板热处理后晶粒度的影响

为了制定合理的铝合金板多道次成形工艺,需确定每道次的粗晶临界应变.通过将单向拉伸试件拉伸到不同预应变,然后热处理测定晶粒度的方法,分别研究了不同预变形对退火和淬火热处理后LY12铝合金板晶粒度的影响.结果表明,不同预变形对退火热处理后晶粒度无影响;对淬火热处理后晶粒度影响显著,而且存在一个临界应变,当预应变大于该临界应变时,晶粒突然长大.对于包铝层,该临界应变小于0.8%;对于基体,该临界应变在4%左右.对于LY12铝合金板多道次成形工艺设计,退火前道次极限变形量的制定不需考虑粗晶影响,淬火前道次变形量的制定需考虑粗晶临界应变.     

Investigation of the mechanical behaviour of Ti–6Al–4V alloy under hot forming conditions: Experiment and modelling

The present investigation aims at evaluating and understanding the formability of Ti–6Al–4V alloy under hot forming conditions (650 °C ≤ T ≤ 750 °C). To fulfil these objectives, it was necessary to establish accurate material models and predict microscopic material evolution depending on temperature and strain rate. Two kinds of microstructure were investigated, the first one considers a conventional grain size of the α‐phase (3 µm) whereas a combined forging‐rolling process is used to elaborate the second one and allows to obtain a very fine grain of the α‐phase (0.5 µm). In this research work, we propose to investigate the capabilities of the titanium alloy under forming conditions quite different from those usually considered in superplastic forming process (lower temperatures and higher strain rates).