钢铁材料及有色合金构件的多段半固态成形工艺研究

目的为了有效抑制半固态成形过程中的液相偏析,改善半固态成形构件微观组织和力学性能的均匀性。方法提出了包括多段流变成形和多段触变成形在内的多段半固态成形工艺。多段半固态成形工艺均由半固态坯/浆料制备、预成形、控温冷却和终成形4个阶段组成,分别在热模拟试验机和机械伺服压机上开展了SKD11工具钢和6061铝合金的半固态触变成形和半固态流变成形试验。结果在初成形阶段,具有较高液相分数的半固态坯/浆料以较高的应变速率初步充填型腔,限制了液相外流的时间和空间;在控温冷却阶段,半固态坯/浆料的液相分数因部分凝固而降低;在终成形阶段,具有较低液相分数的半固态坯/浆料以较低的应变速率完成型腔的充填,由于固相晶粒在此阶段发生塑性变形而提高了成形构件的力学性能。结论获得了组织均匀性较好的钢铁材料和有色合金构件,验证了多段半固态成形工艺的可行性。     

半固态触变成形坯料感应加热的数值模拟

半固态触变成形技术以其降低宏观偏析、减少多孔性、成形力小和近终成形等优点受到广泛关注.在触变成形之前,使坯料具有均匀的固-液相分布和球状晶粒是很重要的,这就要求加热快而迅速.为满足这一要求,目前普遍采用电磁感应加热.文中对感应加热进行了有限元理论分析,采用商用有限元软件ANASYS对半固态触变成形坯料感应加热进行了数值模拟,模拟了频率、加热时间、线圈电流强度系数、坯料尺寸半径、线圈尺寸大小等参数对坯料温度的影响.     

触变–塑变复合成形铸铁材料的耐磨损和抗腐蚀性能研究

目的 针对天然气压缩机用铸铁构件服役环境恶劣的情况,研究一种提升其耐磨损和抗腐蚀性能的成形工艺。方法 以天然气压缩机用FCD400铸铁材料为研究对象,通过熔融–冷却试验和热压缩试验获得FCD400铸铁材料在高温条件下的固–液相变规律、半固态触变成形性能、塑性成形性能。基于该铸铁材料性能建立合适的触变–塑变复合成形工艺方案。通过二段热压缩试验开展FCD400铸铁材料的触变–塑变复合成形的物理模拟,验证触变–塑变复合成形的可行性。随后,通过摩擦磨损试验和中性盐雾腐蚀试验,对比触变–塑变复合成形铸铁材料和原始铸态材料的耐磨损和抗腐蚀性能,验证触变–塑变复合成形的有效性。结果 触变成形阶段变形量为12 mm且塑性成形阶段变形量为20 mm的触变–塑变复合成形FCD400铸铁材料具有更加精细的珠光体片层,以及更高的硬度和更好的耐磨性能。触变成形阶段变形量为20 mm且塑性成形阶段变形量为12 mm的触变–塑变复合成形FCD400铸铁材料具有更加离散且细小的球状石墨,离散分布的细小球状石墨对基体的撕裂作用更小并能够减缓腐蚀速率。结论 通过调节触变–塑变复合成形工艺参数,能够实现对FCD400铸铁材料的耐磨损和抗腐蚀性能的主动调控。     

A2017半固态材料制备与半固态成形的实验研究

应用单辊搅拌技术 (也称SCR技术 -Shearing CoolingRollProcess)制备出的A2 0 17半固态材料比常规铸造坯组织优良 ;SCR技术制备的A2 0 17半固态材料在 5 3 0℃～ 5 70℃范围内 ,可获得球形晶粒组织 ,可以进行半固态轧制成形 ;A2 0 17半固态材料触变过程分为四个阶段 ,在稳定触变阶段 ,并在 64～ 72 %的最大加工变形范围内 ,A2 0 17半固态材料的触变性能稳定     

A2017半固态材料制备与半固态成形的实验研究

应用单辊搅拌技术（也称SCR技术-Shearing/Cooling Roll Process）制备出的A2017半固态材料比常规铸造坯组织优良；SCR技术制备的A2017半固态材料在530℃-570℃范围内，可获得球形晶粒组织，可以进行半固态轧制成形；A2017半固态材料触变过程分为四个阶段，在稳定触变阶段，并在64-72%的最大加工变形范围内，A2017半固态材料的触变性能稳定。     

AZ91D镁合金的触变成形及其磨损性能的研究

研究了加热时间和模具预热温度对AZ91D镁合金触变成形性、组织和磨损性能的影响。结果表明,适合AZ91D镁合金触变成形的最佳加热时间为90min(在585℃),模具预热温度为350℃;在此工艺条件下,初生相颗粒较圆整、粒度较小,组织最致密,相应地,其耐磨性也最好;与金属型铸造相比,明显地提高了耐磨性。     

石墨触持极空心阴极性能实验研究

空心阴极触持极溅射腐蚀会导致离子推力器性能退化甚至失效,为确保离子推力器长期工作性能稳定性,触持极材料应选用溅射腐蚀速率尽可能低的材料。开展不同触持极结构对空心阴极放电性能的影响研究。最后,进行了1 000 h短期地面寿命实验。实验结果表明,石墨触持极空心阴极放电性能稳定,长期工作触持极表面的溅射腐蚀不明显,能够有效避免空心阴极长时间工作后因触持极溅射腐蚀导致的性能退化。     

六面体网格体积成形有限元分析关键技术

为提高三维体积成形有限元分析软件的计算精度、减少网格数量,基于六面体网格特性研究了六面体网格体积成形有限元分析系统的关键技术,通过对STL文件的索引重构建立了模具实体模型顶点和三角形面片拓扑连接关系,提出了一种局部坐标系建立方法保证触模和对称约束条件的正确施加,给出了相对速度和相对位置两种节点触模判断方法,并提出了调整触模节点位置的最短距离法,与初矢修正法和原长修正法比较,其调整距离短,体积损失小.基于以上技术,开发了基于三维六面体网格的体积成形有限元分析系统,对典型体积成形工艺进行了有限元模拟,并与Deform模拟结果进行对比,二者吻合较好,验证了所建立模型与相应处理技术的可行性.     

铝合金半固态压铸技术的应用

在以前研究的基础上,简要概述了半固态成形技术的三道感应加热以及半固态坯料的触变成形,然后应用铝合金半固态压铸技术批量制备出形状复杂的汽车零件-后桥支承座,并对其进行性能测试以及疲劳台架试验.结果表明,应用半固态压铸技术可以制备出性能优异,且能满足厂家疲劳台架要求的复杂汽车零部件.     

磁流变液触变性评价指标研究

实验研究了可用于磁流变液触变性的评价指标。研究表明,基于表观粘度与剪切速率曲线得到的触变破解指数,测试简便且重复性好,可作为磁流变液触变性能的评价指标。触变环的测试数据具有良好的稳定性,含有丰富的材料性能信息,也可作为磁流变液触变性的评价指标,且较低的剪切速率以及较低的持续时间,易于得到较为显著的触变环。     

工艺参数对复合材料伪半固态触变模锻成形的影响

采用基于粉末成形及半固态成形工艺而提出的伪半固态触变模锻成形工艺,成功制备出力学性能良好的Al/Al2O3复合材料桶制件,其中37%(体积分数)Al/Al2O3桶形件抗弯强度达570-690 MPa,断裂韧性达8.5-16.8 MPa·m1/2.测试结果表明,复合材料伪半固态触变模锻成形工艺参数,如成形温度、成形压力以及金属相体分率等对制件的性能具有较大的影响.研究结果有利于促进该工艺在高熔点材料或复合材料领域的实际应用.     

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。     

基于光反射的超大屏幕触控技术研究

通过介绍基于光反射的大屏幕定位方法,解释了视觉触控的实现原理,搭建了大屏幕触控系统。针对大尺寸超大屏幕的应用和平板显示屏幕的大型化趋势,研究了超大屏幕触控的小信号检测方法,包括位置选行方法、背景跟随方法和屏幕抗重压方法。实验证明,在不需要佩戴任何标记和传感器的条件下,基于光反射的超大屏幕触控系统能够在100英寸(1英寸=2.54 cm)的大屏幕上全屏绘图且不产生断笔与跳笔等现象,触控系统的设计也为大尺度真三维人机交互奠定了实物基础。     

触变成形AZ91D镁合金在NaCI溶液中的应力腐蚀行为研究

通过静载荷试验研究了触变成形AZ91D镁合金在NaCl溶液中的应力腐蚀行为。结果表明，随着载荷和NaCl浓度的增大，试样的断裂时间逐渐缩短，而当增大溶液的pH值时，断裂时间却相对延长。通过扫描电镜对断口的分析表明，在酸性NaCl溶液中，合金呈现出明显的沿晶断裂方式，在紧靠裂纹的前缘处，会形成类似于韧窝的空穴，断口由许多曲曲折折的小平面组成；而在碱性NaCl溶液中，由于断裂所需的时间长，使得试样断口有较大的塑性变形，断口边缘有许多撕裂的片状痕迹。触变成形AZ91D镁合金应力腐蚀过程主要分为钝化膜的破裂、点蚀、裂纹的萌生、裂纹扩展和断裂4个阶段。     

镁基材料摩擦磨损的研究进展

主要综述了近年来镁基材料(包括镁合金和镁基复合材料)摩擦磨损的研究状况,总结了合金元素对摩擦磨损的影响,对比分析了触变成形、压铸和金属型铸造镁合金的摩擦磨损,研究了各种镁基复合材料的摩擦磨损,同时总结了表面改性对镁基材料摩擦磨损的影响.     

高分子材料的触变动力学理论及实验研究——Ⅱ.触变动力学理论在填充聚合物中的实验论证

本文通过对HDPE/CaCO_3填充聚合物体系在稳态剪切场中触变行为的系统研究,从实验上证实了触变动力学理论的合理性及实用性,并为填充聚合物的设计和加工提供了有意义的新信息。     

镁基材料摩擦磨损的研究进展

主要综述了近年来铗基材料(包括镁合金和镁基复合材料)摩擦磨损的研究状况,总结了合金元素对摩擦磨损的影响,对比分析了触变成形、压铸和金属型铸造镁合金的摩擦磨损,研究了各种铗基复合材料的摩擦磨损,同时总结了表面改性对镁基材料摩擦磨损的影响.     

Research Progress on the Friction and Wear Performances of Mg-based Materials

主要综述了近年来镁基材料(包括镁合金和镁基复合材料)摩擦磨损的研究状况,总结了合金元素对摩擦磨损的影响,对比分析了触变成形、压铸和金属型铸造镁合金的摩擦磨损,研究了各种镁基复合材料的摩擦磨损,同时总结了表面改性对镁基材料摩擦磨损的影响.     

触变成形AZ91D镁合金在NaCl溶液中的应力腐蚀行为研究

通过静载荷试验研究了触变成形AZ91D镁合金在NaCl溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,随着载荷和NaCl浓度的增大,试样的断裂时间逐渐缩短,而当增大溶液的pH值时,断裂时间却相对延长.通过扫描电镜对断口的分析表明,在酸性NaCl溶液中,合金呈现出明显的沿晶断裂方式,在紧靠裂纹的前缘处,会形成类似于韧窝的空穴,断口由许多曲曲折折的小平面组成;而在碱性NaCl溶液中,由于断裂所需的时间长,使得试样断口有较大的塑性变形,断口边缘有许多撕裂的片状痕迹.触变成形AZ91D镁合金应力腐蚀过程主要分为钝化膜的破裂、点蚀、裂纹的萌生、裂纹扩展和断裂4个阶段.     

镁合金塑性成形性能实验与数值模拟研究

对ME20M镁合金板料进行了热拉深成形性能实验与数值模拟.研究表明,ME20M镁板热拉深成形极限高度随实验参数的不同而不同,其塑性成形性能随温度的升高明显改善;数值模拟可以很好地预测不同实验参数下镁合金板料热拉深成形极限的高度.对热拉深成形件传力区部位进行金相实验得知,合理控制热拉深实验参数能保证镁合金塑性成形件微观组织,进而保证成形件质量.