TA15钛合金高温变形微观组织演变分析与数值模拟

在Gleeble-1500型热模拟实验机上研究TA15（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）钛合金在温度860-1100℃、应变速率0．001～10／s、变形程度15％-75％条件下的微观组织演变规律。结果表明,该合金在温度860-980℃范围内成形时,随着温度的升高,初生口相减少,动态再结晶逐渐受到抑制;随着应变速率的降低,初生α晶粒略有增大。该合金在1040-1100℃范围内成形时,软化机制主要为动态回复,塑性成形后的组织由扁条状口晶粒构成,晶界处有少量呈锯齿状的再结晶晶粒。基于定量金相测量,建立了TA15钛合金860-980℃高温变形时初生α相体积分数、晶粒尺寸以及再结晶分数模型。将模型与有限元结合,对热压缩成形过程组织演化进行了数值模拟。模型平均误差小于13％,可以满足预测需要。     

圆管压扁-压弯连续变形过程有限元模型的建立及截面畸变研究

为研究圆管压扁-压弯连续变形过程中的截面畸变,基于有限元软件ABAQUS建立了该过程的三维有限元模型,并实验验证了其可靠性。分析了圆管压扁过程中的截面变化规律及弯曲下模圆角半径、模具与管材间的摩擦系数对成形过程截面畸变的影响。结果表明,圆管压扁过程中形成扁管直壁部分的材料在外层周向压应力、内层周向拉应力的合力作用下出现塌陷。形成扁管圆弧部分的材料在外层周向拉应力、内层周向压应力的合力作用下出现扁化。在无芯轴、有芯轴压扁成形前期,圆弧部分均出现扁化,且无芯轴压扁成形中期,直壁部分出现塌陷。但有芯轴压扁过程中芯轴的支撑作用不但抑制了直壁部分的塌陷,而且还矫正了成形后期圆弧部分的扁化。由于圆管压扁-压弯过程中模具与管材的接触区域始终不大,因此成形过程中弯曲下模圆角半径,及模具与管材间的摩擦系数,对截面畸变影响不显著。     

基于正交优化的异型薄壁壳体强力旋压成形有限元分析

为了揭示工艺参数对异型薄壁壳体强力旋压成形过程的影响,采用正交试验优化设计方法安排模拟仿真方案,基于ABAQUS/Explict平台对不锈钢1Cr18Ni9Ti曲母线形件旋压成形过程进行了三维弹塑性有限元模拟研究。分析了旋轮进给比、旋轮圆角半径、旋轮安装角和旋轮与芯模之间的间隙对该成形过程壁厚差、切向拉应力和周向压应力的影响显著性次序以及影响规律,并获得了优化的工艺参数。结果表明,旋轮与坯料之间的间隙是决定工件壁厚均匀性的最重要因素;旋轮进给比和旋轮圆角半径分别对工件的起皱和拉裂倾向影响最显著。减小上述工艺参数的值均可使工件壁厚分布更均匀;随着进给比的增大,拉裂和起皱倾向逐渐减小;增大旋轮与坯料之间的间隙,起皱倾向增大,而拉裂倾向先增大后减小;旋轮圆角半径增大,拉裂和起皱倾向均增大;增大旋轮安装角,起皱倾向逐渐增大,拉裂倾向逐渐减小。     

大型钛合金隔框等温闭式模锻成形工艺优化

大型钛合金隔框锻件外形复杂,且要求尺寸精度高、内部质量稳定,然而在锻造过程中极易出现充填不满、折迭、流线紊乱等缺陷.针对这些成形缺陷,基于DEFORM有限元软件,采用数值模拟方法研究钛合金等温闭式模锻成形过程坯料和加载方式优化对锻件成形质量的影响.研究表明:基于隔框材料流动特性优化得到的不等厚坯料,能较好地改善材料的充填性,使锻件满足尺寸精度要求.而局部加载方式可以有效地控制材料的流动,提高锻件的变形均匀性,消除由于材料流动不良造成的成形缺陷.     

TA15合金H型构件等温局部加载成形工艺研究

基于DEFORM3D平台,建立筋板类构件等温局部加载宏微观有限元模型,对TA15钛合金H型构件等温局部加载成形工艺进行研究,揭示了局部加载过程中加载模式、分模面位置、加载次序及加载参数对筋的充填和初生α相晶粒尺寸的影响规律.结果表明:分模面位置设在筋上比设在腹板上的筋充填性好,初生α相晶粒尺寸分布均匀;相对于只采用局部加载成形,先局部加载后整体精整使得变形更均匀,筋的充填差较小并且流线分布更合理;改变局部加载成形参数,即增大横向筋和腹板、纵向筋和腹板之间的圆角半径,分模面处的纵向筋和横向筋的充填深度差增大;增加上模压下速度,使筋的充填深度减小,初生α相晶粒尺寸减小,但分布越来越不均匀;在两相区成形加载次序对初生α相的晶粒尺寸影响不显著.     

T形截面环件冷辗扩中的应力应变演变特征研究

基于T形截面环件冷辗扩的数值模拟研究,揭示了该工艺中环件的应力应变的演变特征。外环面附近以及与芯辊接触的内环面附近压应力作用较强,而填充部分前端和环件心部拉应力作用较强;随着加工过程的推进,拉应力作用逐渐减弱。在周向上应变分布几乎相同,环件轴向对称面附近的金属产生压缩类变形,而其余金属产生拉伸类变形。环件心部和型槽入口处附近最有可能产生裂纹等缺陷。通过多道次加工或者适当增加每转进给量可降低产生裂纹。     

旋轮参数对铝合金分形旋压的影响规律

铝合金分形旋压是一个复杂的多因素耦合影响的塑性成形过程,研究其旋轮参数对成形过程的影响可为相关成形参数的确定和优化设计提供理论依据。基于建立的可靠的铝合金分形旋压三维有限元模型,文章研究揭示了旋轮分形角、旋轮圆角半径、旋轮轴向进给比等旋轮参数对成形过程中的切向拉应力、周向压应力以及成形凸缘的不均匀变形程度和最终壁厚偏差的影响规律。结果表明,增大旋轮分形角,可以消除旋轮前方的金属堆积和降低成形过程中坯料开裂失效的可能性,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度减小和成形精度降低;旋轮圆角半径的改变,对消除旋轮前方的金属堆积和降低成形过程中坯料开裂失效的可能性影响并不明显,但增大旋轮圆角半径,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度增大和成形精度升高;旋轮轴向进给比的改变,对消除旋轮前方的金属堆积和成形凸缘的成形精度的影响并不明显,但增大旋轮轴向进给比,可以降低成形过程中坯料开裂失效的可能性,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度减小。     

基于Python的ABAQUS数控弯管数值模拟后处理

弯管零件以其优良的性能,在各工业领域中得到了广泛应用。有限元数值技术的发展为研究管材弯曲问题提供了一种有效的途径,结果数据的有效提取和高效处理成为数控弯管数值模拟的关键问题。文章采用Python语言对ABAQUS后处理模块进行了二次开发,根据数控弯管的常见质量指标,实现了截面扁化率、壁厚变化率、回弹角的计算以及管件起皱判断等功能,并开发出友好的图形用户界面,以增强后处理模块的实用性。其后处理二次开发思路同样适用于其他塑性成形过程。     

铝合金管力学性能的拉伸试验研究

通过单向拉伸试验获得了LF2M(Φ75 mm×1.5 mm)和LF21M(Φ27 mm×1 mm)两种铝合金管材的基本力学性能。研究了不同数学模型对材料应变硬化曲线的描述能力,发现采用幂函数对LF2M管材试验数据拟合较好,指数函数对LF21M管材试验数据拟合较好;基于单向拉伸试验获得了两种铝合金管材的塑性应变比。为上述两种试验铝合金管材的塑性成形分析提供了实用的材料模型。     

高温固相法制备钒掺杂含钛高炉渣光催化抗菌材料

采用高温固相法,掺杂不同质量分数的V2O5,在800℃煅烧2h合成了钒掺杂的含钛高炉渣催化剂(vanadium oxide modified titanium bearing blast furnace slag,VTBBFS)。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱仪对钒掺杂的含钛高炉渣催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿结构;粉体的颗粒形态均为不规则块状,800℃煅烧后出现了团聚现象;在紫外区域具有强光吸收能力,并发生红移。以白色念珠菌为实验菌种考察钒掺杂的含钛高炉渣催化剂抗真菌能力。结果表明,V2O5掺杂量为10%时,催化剂具有较强的抗白色念珠菌能力,在普通光照下杀菌率可达到100%。