AZ80镁合金环形通道转角挤压组织与性能研究

用环形通道转角挤压工艺在300、350、380℃制备AZ80镁合金壳体构件,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射及拉伸试验研究变形温度对构件显微组织、织构、力学性能的影响,对变形工艺进行初步探索.结果表明:经过环形通道转角连续两次剪切变形,AZ80合金晶粒细化;当变形温度高于300℃,材料基本实现完全动态再结晶;当变形前均匀化坯料的预热温度低于350℃时,连续β-Mg17Al12相静态析出,一定程度阻碍变形中动态再结晶进行.同时,大量颗粒状β-Mg17Al12相动态析出,部分对晶粒长大产生钉扎效应;最终,在350℃变形时挤压件壁部的晶粒尺寸被细化至约25.1μm.织构分析表明,通道剪切变形的引入促进了晶粒激活滑移面向剪切面分布,利于镁合金典型基面织构弱化.环形通道挤压变形后材料性能大幅提升.在低温变形时,挤压件性能受高密度连续析出相影响,加工硬化能力强但断裂韧性极差.随变形温度升高,挤压件性能与晶粒细化幅度正相关,在350℃时强度和塑性较好平衡.断裂和强韧化分析表明,综合性能显著提升主要得益于晶粒细化和织构弱化的协同作用.     

热挤压钨合金动态力学性能及破坏规律研究

采用热挤压工艺对94.9W-3.4Ni-1.6Fe-0.1Co合金进行形变强化,沿与挤压棒材轴向呈0、45、90°夹角方向取试样进行动态压缩性能试验,对试验后的试样进行微观分析,测试挤压后钨合金的显微硬度。试验结果表明:热挤压钨合金具有纤维状的微观组织特征,屈服强度和塑性呈现明显的各向异性,挤压过程中粘结相的强化效果较钨颗粒明显;热挤压钨合金的绝热剪切敏感性呈现各向异性,垂直于纤维组织方向绝热剪切敏感性最高,平行于纤维组织方向绝热剪切敏感性较低;挤压后钨合金裂纹易于在钨颗粒内部萌生和扩展。     

等通道角挤压对Mg-0.6%Zr合金力学性能和阻尼性能的影响

采用金相组织分析、显微硬度测试和DMA阻尼技术研究等通道角挤压对铸造Mg-0.6%Zr合金(质量分数)结构与性能的影响。研究结果表明,Mg-0.6%Zr合金经过ECAP变形时,发生了动态再结晶,晶粒显著细化,并随挤压温度的升高发生晶粒长大;变形后合金的室温力学性能明显改善,与铸态合金相比,显微硬度和拉伸强度均随挤压道次(1、2、4、6)的增加而增加,且合金经400℃挤压一道次后的阻尼性能优于铸态合金。     

ECAP过程中载荷变化规律的有限元模拟

等通道转角挤压(ECAP)是一种制备超细晶粒材料的新技术。为了掌握AZ31镁合金在ECAP过程中的力学变化规律,利用刚塑性有限元技术对AZ31镁合金的等通道转角挤压过程进行了数值模拟,分析了载荷在挤压过程中的变化规律及产生变化的原因。结果表明:AZ31镁合金的ECAP过程大致分为载荷快速增加,载荷缓慢增加,载荷基本稳定三个阶段;载荷峰值随摩擦因数的增大迅速增大,应采取有效的润滑措施减小摩擦从而降低载荷峰值,提高冲头的抗失稳能力;随着摩擦因数的增大,载荷在达到峰值后下降趋势越来越明显。     

热轧对挤压态Mg-8.3Gd-2.6Y-0.4Zr镁合金组织及力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射分析(EBSD)、显微维氏硬度和拉伸试验等测试方法对预挤压Mg-Gd-Y-Zr合金板热轧后的显微组织和力学性能进行研究。挤压板在热轧过程中发生连续动态再结晶,晶粒尺寸由挤压态的18μm细化至13.5μm,增强细化强化效果。相比于挤压态,轧制态合金的(0002)基面织构增强,强化织构强化效果。同时轧制态合金中Mg5(Gd,Y)动态分解相体积分数有所增加,增强第二相粒子强化效果。在三者的综合强化作用下,较挤压态合金沿挤压方向(ED)的抗拉强度(UTS)为312 MPa、屈服强度(TYS)为213 MPa,轧制态合金沿轧向(RD)的抗拉强度(UTS)和屈服强度(TYS)得以提高,分别为342、264 MPa,伸长率(EL)也由挤压态的6.6%增加至9.5%。轧制态合金经过200℃时效55 h后,合金抗拉强度和屈服强度分别提高至421 MPa和351 MPa,伸长率降低至3.3%。     

电铸铜药型罩高速变形前后微观组织的观察以及变形机理的探讨

用透射电镜 (TEM)及电子背散射衍射 (EBSD)技术对电铸铜药型罩经爆破变形 (相对形变达 90 0 % ,形变速度达 1 0 4-1 0 7s- 1)前后的微观组织及内部晶粒的晶体取向分布进行了分析比较。实验结果表明电铸铜药型罩的高速变形过程是一个动态回复和动态再结晶过程。     

有限元分析等通道-螺旋挤压中螺旋参数的影响

对等通道挤压-螺旋成型模型进行数值模拟计算,分析转角剪切与旋转剪切对AZ31镁合金在成型过程中等效应力、应变和挤压力的影响。结果表明:经等通道挤压-螺旋成型后,随螺旋长度、螺旋角度和螺旋凹槽深度的增加,试样所获得的等效应变更大,分布更均匀,AZ31镁合金的塑性应变值最高达2.1;随螺旋长度、螺旋角度增加,试样获得的等效应力更大,但随螺旋凹槽深度的增加,等效应力无明显变化,在等通道的转角区和螺旋变形的旋转区出现明显的应力集中。     

铸态工业纯铝1A85的CVCE变形特征

采用连续变断面循环挤压(CVCE)工艺制备细晶工业纯铝,结合铸态工业纯铝1A85沿宽度、厚度、高度方向上组织和显微硬度的变化,得出CVCE工艺变形特征。结果表明:铸态工业纯铝1A85经1次循环变形后,组织得到明显细化,晶粒尺寸显著减小至33.5μm,是原始试样的2/3,试样的显微硬度增大至52.97HV,相比原始组织提高2倍;纵截面上原始的等轴晶粒取向性逐渐削弱,晶粒沿纵向拉长,横截面上原始粗大的柱状晶粒取向性几乎消失;在厚度、高度方向,试样受挤压力和剪切力由表面至芯部逐渐减小,晶粒尺寸沿表面至芯部逐渐增大,在宽度方向,试样仅受模具约束力,晶粒尺寸沿表面至芯部变化不明显;硬度变化与晶粒尺寸变化相反,符合细晶强化规律。     

[Mg(H_2O)_6](TNR~-)_2·2H_2O的制备与分子结构研究

通过斯蒂酚酸与氧化镁反应 ,制备出标题化合物 ,测定了二水合斯蒂酚酸六水合镁 (II)的分子结构和晶体结构。该晶体属三斜晶系 ,P墿空间群?逖Р问?:a =0 .7889( 1)nm ,b =0 .882 1( 2 )nm ,c =1.0 433( 2 )nm ;α =77.47( 1)° ,β =70 .96 ( 2 )° ,γ =6 6 .74( 1)° ;V =0 .6 2 73( 2 )nm3 ,Z =1,DC=1.738g·cm-3 ,μ =0 .193mm-1,F( 0 0 0 ) =338。     

电铸与旋压药型罩微观组织及织构的研究

将透射电镜 (TEM )和电子背散射衍射 (EBSD)技术应用到药型罩的微观组织及织构的分析中 ,研究不同的成型工艺对药型罩的微观组织及织构的影响 ,结果表明 :电铸药型罩晶粒细小 ,且晶粒沿罩的厚度方向有明显择优取向 ,即存在平行于晶粒生长方向的丝织构 ;而旋压药型罩晶粒粗大 ,晶粒的晶体取向大体上呈随机分布 ,仅有微弱的形变织构 ,且这种形变织构经放置一段时间后就消失了 ,即有时效现象。这一结果为建立加工工艺与组织之间关系及重新认识旋压罩中的织构存在情况提供了一定的实验依据     

剪切应变模式下超细共析片层组织演变研究

利用等径角挤压法ECAP(EqualChannelAngularPressing)对具有超细共析片层结构的Zn-22%Al(质量分数,下同)合金进行8道次变形,大部分片层转变为双相等轴晶,晶粒尺寸约为1.6μm。该转变发生是由于ECAP过程中材料承受剪切应变,应变能累积诱发再结晶,从而形成等轴晶双相结构。这与片层结构经以施加正应变为主的传统压力加工方法处理所获得的微观组织有显著区别。     

镁合金等径角挤压过程有限元模拟

通过等径角挤压可以细化镁合金晶粒。利用非线性有限元软件MSC.Marc对镁合金的ECAE变形过程进行有限元模拟,获得等效应变和等效应力分布规律,分析挤压力随变形时间的变化和摩擦对ECAE变形的影响。结果表明:挤压力-变形时间曲线可以分为快速增加阶段,慢速增加阶段和稳定阶段;等效应力分布很不均匀,模具拐角对应的区域等效应力最大;试样中部的等效应变值,大于顶部和底部;摩擦会导致变形不均匀。     

侵彻过程中穿甲弹温升机制的研究

钨合金模拟穿甲弹以 14 0 0m/s左右的初速侵彻经 2 0 0℃回火处理的 6 0 3装甲钢时 ,钨合金内会出现部分粘结相和钨颗粒熔化的现象 ,这种现象主要不是由冲击压缩引起的 ,而是由高应变率剪切变形引起的     

穿甲侵彻过程中靶板内绝热剪切带特性及形成原因分析

发射小口径脱壳穿甲弹,对30CrMnMo钢装甲靶板产生的绝热剪切带特性及形成原因进行了分析。结果表明：在开坑和冲塞阶段,不产生绝热剪切带;在稳定的侵彻阶段,可达到绝热剪切带需要的应变量,从而产生绝热剪切带,并呈稀疏状分布,与侵彻方向大约成45°夹角。在本试验条件下,产生绝热剪切带的临界剪应变大约为0.47,临界温度大约为391℃．产生绝热剪切带后,在剪切带内变形增大且不均匀,将产生应力应变集中,和周围材料变形不协调,在随后的冷却过程中易产生裂纹。     

中高应变率条件下TC18钛合金动态力学行为的实验研究

应变和应变率是影响材料力学行为的两个重要因素,分离式霍普金森压杆（SHPB）技术是实现不同应变和应变率加载的有效途径之一。为研究室温下TC18钛合金的塑性变形和破坏行为,采用SHPB,通过调节子弹长度和速度实现对TC18钛合金圆柱试样不同应变和应变率的加载。实验得到了TC18钛合金在不同应变率下的真应力-真应变曲线和同一应变率不同应变下的真应力-真 应变曲线,并分别分析了应变硬化和应变率强化效应对TC18钛合金的动态力学性能的影响。实验结果表明：TC18钛合金压缩试样破坏时断口与加载方向（轴线）之间的夹角约为45°,其压缩破坏形式为典型的剪切破坏,与应变和应变率相关;应变率越高,TC18钛合金的流动应力和屈服强度越高,故该材料具有明显的应变率强化效应;绝热剪切带是裂纹形成和试样发生宏观剪切破坏的先兆。     

弹丸侵彻多层异质复合靶板中装甲钢变形细观和微观机理研究

为研究多层异质复合靶板中装甲钢排布位置,对其塑性变形微观机理及受力状态的影响规律,开展了不同结构方式复合靶板抗侵彻试验。基于金属材料学理论,对复合靶板中装甲钢弹孔塑性变形微观机理进行研究,分析了装甲钢弹坑表面硬度分布及组织演变规律,利用数值模拟研究弹丸侵彻装甲钢过程力学行为与变形机理的内在联系。研究结果表明：波阻抗匹配由高至低,弹丸冲击应力波在层间界面反射形成拉伸波,产生裂纹扩展,降低弹丸侵彻阻力;绝热剪切带内部受温度以及挤压载荷影响,产生高硬度细化马氏体晶粒,抑制塑性变形向内延伸;装甲钢背板强度及刚度越高,对装甲钢塑性变形产生位错运动的阻碍作用越强,有利于提高弹丸开坑阻力。     

钨合金穿甲弹芯变形缺陷的产生形式和形成力学分析

在分析高比重钨合金弹芯挤压变形缺陷产生形式的基础上,利用钨合金变形体塑性区内的速度场分布,推导了变形钨合金弹芯形成内部破裂和表面破裂条件的力学判据,并绘制了两种变形缺陷的力学判据曲线图.试验结果表明,该力学判据将为合理制定液力挤压变形工艺参数、设计优化工模具结构、预测挤压变形缺陷和提高挤压制品质量提供重要的理论依据.     

模具内流道结构对硝基胍发射药成型过程的影响

为研究发射药模具内流道结构对硝基胍发射药成型过程的影响,建立了11/7硝基胍发射药模具内流道模型,对以收缩角为30°,45°,60°,成型段长度为25,30,45 mm不同组合的9种方案进行了数值仿真,分析挤压过程中收缩角和成型段长度对剪切速率、压力、速度分布的影响。结果表明,收缩角对不同收缩段和成型段交界面以及近出口等截面的影响相似,都表现出靠近中心模针以及壁面附近处发射药药料剪切速率高于周围部分,截面压力分布均匀,药料流动速度分布呈现中间大两边小的特点;成型段长度对药料流动过程中剪切速率分布影响较大,成型段长度越小,剪切速率越容易发生突变,可能导致非稳态流动;同时确定较优的内流道参数方案为收缩角45°,成型段长度30 mm。     

镁合金往复挤压过程的有限元模拟

运用刚粘塑性有限元法对AZ31镁合金3道次往复挤压过程进行热力耦合数值模拟,模拟分析往复挤压过程的变形规律。结果表明:往复挤压过程中,大变形区主要集中在从动冲头一侧的紧缩区中贴近凹模内壁的区域以及细颈区中贴近凹模内壁的区域;随着挤压道次的增加,变形体的累积应变明显增大;细颈区中贴近凹模内壁处以及细颈区与主动冲头一侧紧缩区的交界处应力较大;温度场分布以细颈区为中心,从高到低在变形体形成温度梯度。