Inconel718合金O形环回弹特性研究

对从Inconel718合金管材截取的O形环小试样进行了压缩回弹试验研究。试验表明,温度、加载历史和轴向尺寸对O形环回弹量无明显影响;常温下O形环回弹量随压扁度的变化在6%~30%的压扁度范围内表现为抛物递增,此时O形环密封性能良好,但当压扁度超过30%,回弹量开始递减,且试样的压缩接触面伴随出现凹陷,在600℃以上还发生坍塌。运用ANSYS的弹塑性接触分析功能,采用不同的本构模型,分别建立了二维、三维有限元网格模型,对O形环的压缩回弹过程进行了数值模拟。研究表明,ANSYS的弹塑性接触有限元方法对O形环回弹量的分析模拟结果与试验结果吻合较好。     

2种表面处理304不锈钢在文昌和武汉大气环境中的腐蚀行为研究

为研究2种表面处理后的304不锈钢试样在文昌和武汉地区的腐蚀行为以及腐蚀机理,采用电化学试验手段,结合体式显微镜和分子动力学模拟方法对文昌和武汉地区经过2 a暴晒试验后的试样进行测试和分析.曝晒试验结果表明,文昌地区的304不锈钢发生的腐蚀比武汉严重.电化学试验结果验证了304不锈钢在武汉地区有较好的耐蚀性,且试验数据处理结果表明,BA表面试样钝化膜更稳定、表面活性点蚀数量更少.分子动力学模拟试验结果表明,腐蚀过程中与试样表面相互作用的粒子主要为Cl-,Cr2O3氧化膜抑制了Cl-的扩散进程.     

激光快速成形304不锈钢性能及微观组织研究

目的 满足实际生产需求，提高304不锈钢的抗拉强度。方法 在304不锈钢粉末中添加不同质量分数的Ni60AA粉末，采用激光束对粉末进行快速成形，得到不同的试样。通过金相显微镜对不锈钢试样的显微组织进行观察，利用拉力试验机对试样进行抗拉强度测试。结果 随着添加Ni60AA粉末含量的增加，板材试样的抗拉强度呈现出先增大后减小的趋势，当Ni60AA粉末的质量分数为10%时，试样抗拉强度最大，为754~771MPa。结论 添加Ni60AA粉末后，激光快速成形的304不锈钢板材试样微观组织中有部分镍化合物析出，形成强化相，304不锈钢试样的抗拉强度得到很大提高。     

基于材料全程本构关系对延性断裂韧性的数值模拟方法与应用

利用ANSYS APDL编程语言,采用FAT (Finite-element-analysis Aided Testing)方法获取26NiCrMoV11-5汽轮机转子材料、A508-III压力容器钢和304不锈钢材料全程单轴拉伸本构关系曲线。借助ABAQUS软件中GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型,采用有限元逆向法对3种材料漏斗试样单轴拉伸试验过程进行数值仿真,标定相应的GTN模型参数,获得了较好的结果。在此基础上将3种材料GTN模型参数用以模拟紧凑拉伸(Compact Tension,CT)试样的准静态裂纹扩展,基于载荷分离法实现了对26NiCrMoV11-5、A508-III和304不锈钢3种材料J阻力曲线的良好预测。     

Cr2O3-Al2O3复合薄膜对304不锈钢抗高温氧化性能的影响

电沉积-热解法沉积氧化物薄膜是提高材料抗高温氧化性能的重要途径.采用电沉积-热解法在304不锈钢表面制备了Cr2O3-Al2O3单一薄膜和复合薄膜,研究了单一薄膜和不同沉积液浓度制备的复合薄膜在900℃下的高温循环氧化行为.氧化动力学曲线、SEN形貌及XRD分析结果表明:电沉积-热解沉积薄膜明显提高了304不锈钢的抗高温氧化性能.Cr(NO3)3与Al(NO3)3酒精溶液摩尔浓度比为2∶1制备的Cr2O3-Al2O3复合薄膜经高温氧化后表面生成了保护性的Cr13Fe07O3和NiCr2O4氧化层,其氧化增重和氧化膜剥落量分别是未沉积试样的27.3％和17.6％,抗高温氧化性能最佳.复合薄膜降低了合金表面的氧分压,有利于形成保护性的选择性氧化膜,Cr2O3和Al2O3均具有优异的抗氧化性能,而且Al2O3降低了高温下Cr2O3的挥发,因此显著提高了试样的抗高温氧化性能.     

屈服准则和硬化模型对5052铝板回弹仿真的影响

为选择适合于5052铝合金回弹仿真的材料模型,对LS-Dyna软件中4个材料模型MAT_36、MAT_122、MAT_125和MAT_226所采用的屈服准则和硬化模型进行了分析,采用这4个模型对5052铝板U形件的回弹进行了仿真,对回弹过程中圆角区的应力释放进行了讨论.同时,进行了U形件的回弹试验,并与仿真结果进行了比较.结果表明,4个材料模型中,基于Yoshida-Uemori随动硬化模型和Barlat’89屈服准则的材料模型MAT_226具有最好的回弹预测精度,由各向同性硬化模型和Hill’48屈服准则组合的材料模型MAT_122的回弹预测结果与试验结果的偏差最大.硬化模型对回弹预测精度的影响大于屈服准则的影响.     

60Si2Mn温变形力学行为研究

通过对60Si2Mn进行温变形镦粗实验，研究了该材料的温变形力学行为，认为变形温度、变形速率、变形量以及变形组织对流变应力都有影响。在此基础上，提出了60Si2Mn温成形时的塑性流变力学模型，并给出了这种材料温成形流变力学方程的系数。     

纳米Si3N4和喂料等离子处理对等离子喷涂Al2O3-YSZ涂层抗热震性能的影响

Si3N4可以提高Al2O3-ZrO2涂层的力学性能和抗氧化性能,但其对Al2O3-YSZ(Y2O3部分稳定的ZrO2)抗热震性能的影响未见报道.采用等离子喷涂的方法在304不锈钢表面制备了Al2O3-YSZ涂层.在喂料制备过程中加入纳米Si3N4,然后对添加和未添加纳米Si3N4的喂料进行等离子处理,研究纳米Si3N4和喂料等离子处理对涂层在800℃和1 000℃下抗热震性能的影响.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了涂层热震试验前后的形貌及物相的变化.结果表明:喂料添加纳米Si3N4和等离子处理的综合作用显著地提高了涂层的抗热震性能;与喂料未添加纳米Si3N4且未经等离子处理的涂层相比,喂料添加纳米Si3N4且经等离子处理的涂层在800℃和1 000℃条件下的抗热震寿命分别提高了0.7倍和1.1倍;热震过程中涂层发生了α-Al2O3到γ-Al2O3的相变;在1 000℃下热震,涂层中形成了较宽的裂纹,涂层抗热震性能明显下降.     

连续冷却对60Si2Mn钢组织性能的影响

对60Si2Mn钢CCT曲线进行测定,研究了60Si2Mn钢不同冷速下的组织变化及热处理后的组织性能。结果表明,60Si2Mn钢的临界冷却速度在3~5℃/s之间,Ms点267℃,具有很高的淬透性,经3min水淬+自回火后,从心部至表面的硬度分布均匀,均在44.67HRC以上,冲击吸收能量在13.12J以上,热处理后的60Si2Mn钢具有高的硬度和良好的韧性,能够满足高性能材料的要求。     

Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制

为更经济地制造出质量更高的Spherical-cymbal换能器端帽,在其成形中用自由液压胀形工艺取代传统的冲压工艺,并对其自由胀形中的回弹问题进行了重点研究。采用ANSYS/LS-DYNA软件对端帽的自由胀形回弹量进行了预测,并根据约束条件及有限元模拟结果提出了回弹控制措施。实验结果验证了采用有限元数值模拟进行Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制的可行性。     

厚铝合金-薄不锈钢复合板爆炸焊接工艺研究

研究了6061铝合金(厚度为28 mm)-304L薄不锈钢(厚度为4 mm)复合板的爆炸焊接工艺。结果表明,以薄不锈钢为基层,纯铝为过渡层,分别以12 mm和16 mm厚的铝合金为复层进行3次爆炸焊接,可得到性能合格的厚铝合金-薄不锈钢复合板。     

不锈钢与钛合金纳秒激光焊接工艺研究

目的 针对不锈钢与钛合金异种金属焊接时,容易产生间化合物,导致焊点拉力低的现象,通过纳秒激光焊接工艺来提高不锈钢与钛合金异种金属焊接的焊点拉力.方法 采用纳秒光纤激光器进行304不锈钢与TC4钛合金的焊接实验,通过激光运行螺旋线组成焊点,并对工艺参数进行正交试验,得到焊点拉力最大的工艺参数.结果 当激光功率为90 W,激光频率为600 kHz,焊接速度为200 mm/s,螺旋线间距为0.04 mm,脉冲时间为10 ns时,得到焊点拉力最大,为29 N.结论 采用纳秒光纤激光器进行不锈钢与钛合金的焊接时,由于激光与材料作用的时间极短,约为10 ns,熔池的温度也相对较低,产生的间化合物来不及生长,从而极大提高了焊点的拉力.     

TA7钛合金/耐热不锈钢电偶腐蚀敏感性研究

依据航空标准评价了ＴＡ７钛合金和１Ｃｒ１１Ｎｉ２Ｗ２ＭｏＶ及Ｃｒ１７Ｎｉ２耐热不锈钢在３．５％ＮａＣｌ水溶液中的电偶腐蚀敏感性,研究了试样表面状态对电偶腐蚀行为的影响,探讨了腐蚀机理。结果发现,有关文献中材料的常规接触腐蚀数据不适合于压气机工况下的材料接触相容性设计,航标中的平均电偶电流密度指标不适合作为评价钝性材料接触腐蚀敏感性的判据。     

高强 TA18 钛管连续整体多弯成形精度控制

目的研究获得基于多指标的高强TA18钛管整体多弯管件成形精度控制的方法。方法在获得高强TA18钛管数控弯曲非线性回弹和伸长规律的基础上,研究回弹角、回弹半径的补偿方法和伸长控制方法,其次将获得的成形精度控制方法进行多弯模拟应用验证。结果对于回弹角和回弹半径,采用先补偿回弹半径再补偿回弹角的两水平顺序控制方法;对于弯曲伸长,采用预先减少管材下料尺寸和改变弯头位置来控制回弹后直线段长度的控制方法。结论应用上述控制方法,将多弯模拟结果与预成形管件几何尺寸进行对比,获得成形角度、半径和直线段长度的最大相对误差分别为1.00%,5.51%和5.04%。上述误差满足多弯管件装配精度要求,证明所提出的成形精度控制方法是可靠的。     

Coupling effects of material properties and the bending angle on the springback angle of a titanium alloy tube during numerically controlled bending

The significant springback after the numerically controlled (NC) bending of a titanium alloy tube has an important influence on the precision of the shape and size of the bent tube. This springback depends on the material properties of the tube, the bending angle, and especially their coupling effects. The influence of some material properties and the bending angle on the springback angle in the NC bending of a TA18 tube were investigated using a three-dimensional (3D) elastic–plastic finite element model. Using multivariate and stepwise analyses, the coupling effects of the bending angle and the material properties on the springback angle during NC bending were revealed. It was observed that Young’s modulus, yield stress, the strain hardening coefficient and exponent, and the thickness anisotropy exponent, as well as interactions of these parameters with the bending angle, have a significant influence on the springback angle. The bending angle, yield stress, and hardening coefficient have positive effects on the springback angle, and Young’s modulus, the hardening exponent, and the thickness anisotropy exponent have negative effects. The influence of the material properties of the titanium alloy increases with the bending angle. Young’s modulus and the strain hardening coefficient and exponent have the greatest influence on the springback angle. The results will be very useful in predicting, compensating for and controlling the springback of titanium alloy tubes during NC bending.     

TA15钛合金与铝合金和结构钢接触腐蚀与防护研究

通过测定TA15钛合金与铝合金和结构钢组成的电偶对的电偶电流的方法,研究了TA15钛合金在使用中与铝合金和结构钢接触时产生电偶腐蚀的敏感性.结果表明:TA15钛合金与铝合金和30CrMnSiA钢接触时会产生严重的电偶腐蚀,必须进行防护处理方可使用;与30CrMnSiNi2A钢接触产生的电偶腐蚀比较轻微.对铝合金和结构钢进行表面处理可以降低电偶腐蚀敏感性,表面处理后喷涂底漆可进一步降低电偶腐蚀敏感性.     

Failure prevention by short-time corrosion tests

Short-time corrosion testing of perforated sheets and wire meshes fabricated from type 304L stainless steel, alloy 600, and C276 showed that 304L stainless steel perforated sheet should perform well as the material of construction for dissolver baskets. The baskets will be exposed to hot nitric acid solutions and are limited-life components. The corrosion rates of the other alloys and of wire meshes were too high for useful extended service. Test results also indicated that corrosion of the dissolver should drop quickly during the dissolutions due to the inhibiting effects of the corrosion products produced by the dissolution processes.     

The characterisation of PM 304 stainless steel sintered in the presence of a copper based additive

Samples of 304 stainless steel powders alloyed with a range of copper-based additive (2-8 wt.%) have been compacted and sintered at two different temperatures (1250 and 1350 °C) in an Argon atmosphere. The effect of copper-based ternary alloy on the microstructure and hardness values of a sintered stainless steel has been investigated. It was found that the quantity of copper-based additive as well as the sintering cycle has a profound impact on the microstructure and hardness values of sintered stainless steel. The residual porosity in the sintered specimens was substantially reduced in samples compacted from powder mixtures containing 2-8 wt.% of additives. The microstructural characterisation of PM 304 stainless steel alloyed with different amounts of copper addition shows that copper is homogenously diffused into the base stainless steel. The microhardness values of samples increase with an increase in the amount of additive due to the elimination of porosity.     

304奥氏体不锈钢粉末渗硅层的结构和性能

为了提高高镍铬含量不锈钢的抗渗碳性,探索了奥氏体不锈钢表面的渗硅效果.通过扩散处理,在304奥氏体不锈钢表面获得了结构致密的渗硅层.应用SEM电镜和EDS能谱分析、显微硬度测定等方法观察了渗硅层的微观结构及其性能.结果表明,渗硅层厚度达50μm以上,为典型的柱状晶结构;渗层晶粒中由里到外的硅浓度分布区间为12.24%～20.93%;相应的微观组织的细密程度由表及里呈梯度分布,与基体结合处呈纳米晶结构;显微硬度由里到外在406～477 HV1N.缺口断裂法试验结果表明,渗硅层与钢基体结合十分良好.