“镁合金腐蚀与防护”专题前言

正镁合金是目前工程应用最轻的金属材料,被誉为"21世纪的绿色工程材料",与钢、铝、铜、工程塑料等互补,为航空航天、国防军工、交通工具、电子通信等领域的材料应用提供了重要选择。但镁由于电极电位低、易腐蚀,已成为制约镁合金应用的瓶颈问题。因此,镁合金的腐蚀与防护已成为该领域的研究热点。     

汽车后纵梁变强度热成形工艺

以汽车变强度后纵梁零件为研究对象,采用板料整体加热、模具差速冷却板料的热成形工艺,对后纵梁零件的生产工艺进行了优化。相对于等强度后纵梁零件的热成形工艺,变强度热成形工艺在软区增加了加热系统,降低了零件软区的冷却速率,在零件硬区和软区实现差速冷却,最终得到变强度后纵梁零件。模具设计首先是基于该零件的变强度特性以及结构特点,基于热成形工艺技术,对整个零件成形后硬区和软区的温度分布、硬度分布和马氏体相含量分布进行了成形数值模拟。通过数值模拟优化了后纵梁零件的成形工艺参数,并将优化后的工艺参数用于指导零件的实际生产。通过对试制零件硬区和软区的屈服强度、抗拉强度、伸长率、硬度、变薄率和微观组织的检测和分析,显示试制的变强度后纵梁零件达到设计要求。     

基于数值模拟的汽车冲压模具轻量化研究

针对汽车覆盖件铸造基体的冲压模具,研究了汽车冲压模具轻量化优化方法。以汽车后地板为研究对象,借助数值模拟软件,对拉延成形工序进行数值模拟,得到模具成形过程所受载荷。将分析得到的凸模最大载荷映射到划分网格的模具型面上,建立静力分析有限元模型,得到原模具的最大变形位移为0. 0324 mm。采用汽车冲压模具轻量化优化方法,对后地板模具的凸模进行结构优化,得到优化后凸模的质量为2772 kg,优化后的模具最大变形位移为0. 0297 mm。与原模具相比,优化后模具质量降低20%,最大变形位移减小。数值模拟结果表明,本方法在保证模具刚度的前提下,可以有效地降低模具的质量。     

基于Dynaform的B柱加强件热冲压全流程仿真及优化

为研究不同工艺参数对超高强钢热冲压零件成形质量的影响规律,以B柱加强件为研究对象,基于Dynaform进行热成形及保压淬火全流程数值模拟。通过正交试验分析了坯料初始温度、模具初始温度、压边力和保压时间对热冲压产品的厚度均匀度、马氏体平均转化率和马氏体分布均匀性的影响规律,并且确定了最优工艺参数组合:坯料初始温度为750℃、模具初始温度为30℃、压边力为5000 N、保压时间为15 s。通过仿真验证,结果表明:建立的质量评价标准可以有效保证产品的性能。最优工艺参数组合下零件的质量评价标准分别为:厚度均匀度为0. 0491、马氏体平均转化率为99. 92%、马氏体分布均匀性为0. 0024。     

蠕变对焊后热处理残余应力预测精度和计算效率的影响

基于MSC. Marc软件平台,开发了考虑蠕变效应的热-弹-塑性有限元计算方法。采用该方法模拟了Q345平板接头TIG重熔焊接过程和焊后热处理过程中的应力场,并重点研究了焊后热处理过程中蠕变效应对焊接残余应力的影响,基于数值模拟结果研究了焊后热处理消除残余应力的机理。同时,采用盲孔法实测了焊接及热处理后平板接头的残余应力,并与数值模拟结果进行了对比。此外,还探讨了2种不同的蠕变模型对焊后热处理残余应力计算精度的影响,针对Q345低合金高强钢,提出了一种简易高效、适合于工程应用的蠕变模型。结果表明:数值模拟得到的残余应力与实验值吻合良好,验证了所开发的集成计算方法的有效性。热处理计算过程有必要考虑材料的蠕变效应,否则会严重高估热处理后的残余应力。采用本工作提出的简易蠕变模型,在较少损失计算精度的前提下可使计算效率提高10倍左右。     

高温激光共聚焦显微镜在钢铁材料中研究进展

介绍了高温激光共聚焦显微镜的工作原理及主要功能,详细汇总了近年来高温激光共聚焦显微镜在钢铁冶金领域、材料研发领域、焊接领域的研究进展,包括钢液在高温熔融过程中夹杂物上浮、聚集、长大行为以及夹杂物聚集的动力学机制研究、相变行为等。利用高温激光共聚焦显微镜研究钢中典型珠光体、贝氏体和马氏体相变基本特征,探讨了不同尺寸粒子在高温对晶界的钉扎、溶解等行为,分析了当前应用过程中存在的主要问题,提出了相应的改进建议,并为后期高温激光共聚焦在钢铁材料领域的应用研究提供参考。     

机械振动条件下AZ61合金焊接接头组织与性能研究

研究了垂直振动、水平振动和坡口角度对AZ61合金TIG焊接接头组织和力学性能的影响,分析了机械振动的作用机理。结果表明,垂直振动和水平振动条件下,不同坡口角度下的AZ61合金焊缝区等轴晶尺寸都要小于常规TIG焊缝区,且颗粒状β-Mg17Al12相含量相较于常规TIG焊焊缝区有所减小,但是水平振动条件下焊缝区晶粒细化程度略低于垂直振动条件;垂直振动和水平振动焊接条件下热影响区的晶粒尺寸相对常规TIG焊更加细小,但是晶粒尺寸分布并不均匀,且相同坡口条件下热影响区晶粒要明显粗于焊缝区;垂直振动和水平振动条件下,开坡口和无坡口焊接接头的抗拉强度和断后伸长率都要高于常规TIG焊,且垂直振动、坡口角度为25°时,AZ61合金焊接接头具有最佳的强度和塑性结合。     

Fe82Nb6B12合金表面纳米多孔结构的形成及电催化析氢性能的研究

目的增加条带表面积,提高电催化析氢活性。方法采用真空激冷装置制备Fe_(82)Nb_6B_(12)前驱体条带,通过控制铜辊转速得到α-Fe纳米晶/非晶双相结构。利用α-Fe纳米晶与非晶基体在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中腐蚀性能的差异,通过脱合金法得到非晶纳米多孔结构。使用XRD、DSC、SEM、EDS等表征手段以及电化学测试方法,研究铜辊转速、脱合金时间对物相、成分、形貌及电催化析氢性能的影响。结果 1kr/min样品完全晶化,2~3 kr/min样品为α-Fe纳米晶/非晶双相合金,且随着铜辊转速增大,前驱体条带中α-Fe纳米晶含量减少。脱合金后成功制备了非晶纳米多孔结构,铜辊转速越大,孔径越小,比表面积越小。4 kr/min样品为非晶态,脱合金后没有得到多孔结构。2 kr/min多孔结构的析氢性能最好,在电流密度为10 mA/cm~2时的过电位为220 mV,塔菲尔斜率为105 mV/dec。结论采用甩带法可以制备具有α-Fe纳米晶/非晶双相结构的Fe_(82)Nb_6B_(12)合金。通过α-Fe纳米晶的选择性腐蚀,在条带表面得到纳米多孔结构,条带比表面积显著改善,从而提高了其析氢性能。     

钢渣机敏混凝土的性能研究

将钢渣掺入到水泥基体中,不仅起到增强作用,而且还可以改善其导电性。本文试验研究了钢渣水泥基材料在单轴压应力下的机敏性,并探讨了将其用作监测材料对混凝土内部损伤进行监控的可行性。结果表明,该导电混凝土在压应力作用下,电阻率的变化趋势可近似地符合二次多项式方程;随钢渣掺量增加,钢渣混凝土的机敏效应增强。     

钢渣混凝土的导电性研究

试验研究了风淬钢渣混凝土的导电性。研究结果表明风淬钢渣对混凝土的导电性具有明显改善作用,随钢渣掺量增加,混凝土的电阻率降低，电阻率的稳定性提高，对固化龄期和含水量的敏感性降低。钢渣粉磨可进一步降低混凝土电阻率,磨细时间越长,电阻率降低越明显。