铝合金锻造开坯变形均匀性数值模拟与实验验证北大核心CSCD

锻造开坯变形均匀性是影响锻件质量的重要因素。以2A14铝合金为研究对象,利用Deform-3D有限元软件对锻坯应变场进行模拟,通过引入平均等效应变ε_(ave)、变形均匀系数a,结合晶粒形貌观察和拉伸力学性能测试,对“单向镦粗”和“多向镦粗”两种锻造开坯工艺的变形均匀性进行定量和定性分析。研究结果表明:“多向镦粗”锻造开坯工艺的变形均匀性较“单向镦粗”锻造开坯工艺好,且锻造累积应变量越大,变形均匀性越好,力学性能各向异性越弱。2A14铝合金在多向镦粗锻造开坯过程中,随着累积应变量的增加,晶粒细化机制由晶粒破碎机制逐渐转变为连续动态再结晶机制。     

工艺参数对TC6合金叶片锻造变形的影响

利用热力耦合弹塑性有限元法对TC6合金叶片锻造过程进行三维数值模拟.研究了工艺参数对叶片锻造过程中温度场、应力应变场的影响及叶片锻造卸载后残余应力的分布情况,从而揭示合金叶片锻造过程的成形规律.研究结果表明,变形温度、摩擦因子和变形速度等工艺参数对叶片的等效应力和温度场有显著影响,而对等效应变的影响相对较小;叶片终锻卸载后残余应力分布不均匀,边缘部位残余应力较大,而内部残余应力较小,锻造过程中的应力集中区在卸载后同样容易出现残余应力的集中.     

基于有限元仿真的钛合金翼形件锻造过程

通过有限元模拟方法,研究了TA15钛合金翼形件锻造过程中应力、应变、温度和变形速率的分布和变化规律,分析了锻造工艺参数对钛合金翼形件坯料变形行为的影响。考虑到大变形过程容易引发动态再结晶,对锻件组织和力学性能有较大影响,在有限元建模过程中嵌入了动态再结晶模型,对锻件热变形过程中的再结晶行为进行模拟分析。结果表明,锻件翼板部分在成形过程中存在热传递和形变产热的共同作用,温度场、应力场分布都比较复杂,但温度分布整体呈现中间高、边缘低的特征。同时,由于变形过程中翼板和短轴部分坯料的变形量较大,变形累积的位错密度较高,因此,在形变产热引起的局部升温作用下,翼板部分组织中动态再结晶现象比较明显。     

基于Simufact.Forming软件的盘形件等温锻造过程的模拟研究

基于Simufact.Forming有限元软件对TC4钛合金盘件等温锻造过程进行了模拟,包括坯料镦粗和模锻成形过程。根据等效塑性应变、等效应力和应力三轴度对盘件等温锻造过程中的变形特征和损伤进行了分析。结果表明:在整个成形过程中,坯料心部的塑性变形较大,而边部与模具接触的位置应力分布较大;鼓肚位置的应力三轴度最大,且随着压下量的增加而增加,此位置是坯料易开裂位置,这主要和变形过程中的拉应力状态相关。     

TC4钛合金锻件锻造过程三维热力耦合有限元模拟

某钛合金零件是应用于航空工业的重要部件,在锻造过程中由于锻件头部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生.针对以上情况,本文建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,利用刚粘塑性有限元法,对锻件的变形情况进行了数值模拟,得到了变形过程中锻件的充型情况以及温度场和应力场的场量分布,并对锻造缺陷的成因进行了分析.数值模拟与锻造试验吻合较好,为生产工艺的制定提供了有效的参考.     

TC4钛合金型材挤压过程有限元模拟

利用有限元软件Deform-3D对TC4钛合金L型截面型材的挤压过程进行了模拟。研究了挤压速度对型材成形的影响,分析了挤压过程中型材的应力应变分布。结果表明,L型型材截面拐角处变形量最大,是挤压过程中易于产生缺陷的危险区域。此外,通过微观组织观察验证了有限元模拟的准确性。     

TA15钛合金热挤压过程中金属变形行为及组织分析

运用MSC.Marc有限元软件对TA15钛合金热挤压变形过程进行有限元模拟,得到热挤压成形过程中应力场和应变场分布情况。对有限元模拟所得到的应力、应变数据进行后处理,利用应力偏量不变量J2进行变形分区,采用罗德系数对塑性区内材料的应变类型进行划分。结合有限元模拟结果以及变形分区和变形类型的划分,对热挤压实验后的试样进行组织取样,在不同温度条件下对试样进行微观组织观察,分析微观组织的演化规律,这对于分析金属挤压成形问题及其在实际中的应用具有重要意义。     

重型燃机叶片锻造过程的三维热力耦合有限元模拟

利用热力耦合刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的多工步锻造过程进行了数值模拟研究。通过有限元数值模拟,分析了锻造过程中的金属流线分布,得到了温度场、应力应变场等热力参数的场量分布,从而揭示了叶片锻造的变形机理。实际锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了热力耦合有限元模型的可靠性。该研究对掌握叶片锻造变形规律具有重要意义,为叶片锻造工艺的优化设计提供了参考。     

钢锭铸锻一体化开坯工艺数值模拟

针对13 t的12Cr2Mo1V钢锭开坯后探伤不合格问题,提出了铸锻一体化开坯数值模拟分析方法。首先在THERCAST软件中完成钢锭的浇铸和凝固过程的仿真分析,然后通过数据共享将铸造数据结果导入到锻造分析软件FORGE中,完成最终的开坯仿真分析。分析表明:通过铸锻一体化开坯数值模拟分析方法,有效地预测了锻件疏松出现的部位。钢锭最初的疏松出现在中心部位,其Niyama值较大,随着锻造过程的进行,中心部位的疏松区域逐渐消失,其Niyama值变小。通过调整开坯过程的重要工艺参数,如锻造比、相对送进量、温度控制等,制定合理的开坯工艺来减轻或消除疏松、缩孔影响,使显微空隙及疏松通过锻压焊合。     

锻造工艺参数对TC4钛合金锻件残余应力的影响

针对非等温锻造时TC4钛合金锻件极易产生较大残余应力的问题,依据物理实验,建立并调控仿真模型,通过数值模拟的方法,对不同锻造工艺参数下的TC4钛合金锻件的残余应力进行分析。研究了变形温度、变形程度以及变形速度3个关键参量对TC4钛合金锻件残余应力的影响,揭示了残余应力的变化以及分布规律。结果表明:TC4钛合金锻件的径向残余应力关于中心轴线呈对称分布,但分布不均匀,从外表层至心部,残余应力由拉应力转化为压应力,在中心处应力较为集中;而TC4钛合金锻件的轴向残余应力从上表面到下表面分布较为均匀,且明显小于径向残余应力;关键参量中的变形温度和变形程度对TC4钛合金锻件残余应力的影响较为显著,而变形速度的影响较小,适当提高变形温度和变形速度、减小变形程度,可降低TC4钛合金锻件的残余应力。     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Effect of the Error of Measurement of Current Harmonics on the Accuracy of Determination of Magnetic Characteristics

Metal Science and Heat Treatment - The effect of the error of measurement of the form of current harmonics on the accuracy of determination of weber-ampere characteristics of electrical devices is...     

Mechanism of Nucleation of Precipitates of Carbides of Refractory Metals Under Hot Rolling of Automotive Sheet Steel

Metal Science and Heat Treatment - The problem of formation of properties in microalloyed sheet steels is considered. The cause and the possible mechanism of precipitation of carbides of refractory...