材料微结构三维建模及其晶体塑性有限元模拟

采用Voronoi图,生成具有随机晶粒形状的三维多晶集合体模型,并赋予每个晶粒相应的取向。基于率相关晶体塑性理论,开发了用户材料子程序,并将其嵌入有限元软件中模拟面心立方多晶集合体在单轴单向拉伸过程中的应力-应变响应,分析了网格细化及晶粒取向对模拟结果的影响。研究表明,随网格细化应力值有所降低,但变化不大,为保证结果的可靠度,平均每个晶粒离散的单元数目在5个以上;随多晶集合体中晶粒数目的增加,由于取向的随机性产生的应力-应变的差异逐渐减小,模拟时多晶集合体中晶粒的数目大于50个;模型较好的反映了材料的真应力随应变速率增加而增大的规律,且模拟结果和实验结果吻合良好,说明该模型具有较高的可靠性。     

Simulation of Microstructure for Hot Pack-Forging of a High Nb Containing TiAl Alloy

利用Deform-3D软件对高铌TiAl合金包套锻造过程中的微观组织演变进行模拟。为得到模拟所需参数,在1100～1250℃和0.001～0.5 s-1的条件下对合金进行了热压缩试验。在所得试验数据的基础上,利用一种间接方法建立了合金的动态再结晶模型,并利用Avrami形式的方程对再结晶分数进行描述。采用Cingara硬化模型及所建立的再结晶分数模型构建了合金的流变应力本构模型。模拟结果显示,由于锻造过程中摩擦的存在、热量的损失以及简单单向镦粗变形的锻造方式,使得坯料中的微观组织分布不均匀。通过模拟结果与实验结果的比较,证明所建立的有限元模型能够有效地预测高铌TiAl合金在包套锻造过程中的组织演变。     

添加Y制备铜锆基大块非晶合金（英文）

采用工业级的低纯Zr,通过稀土Y的微合金化作用,制备Cu46Zr46Al8非晶合金。结果表明:Y能有效提升Cu46Zr46Al8合金的玻璃形成能力,主要原因是Y能吸附液态合金中溶解的氧,起到晶化合金的作用。当Y的添加量为2at%,3at%时,效果最为明显。经过Y微合金化后的非晶合金的抗压缩断裂强度超过2GPa,高于用高纯原料制备的非晶,但是塑性明显下降。     

新型近β钛合金Ti-7333的高温不连续屈服行为（英文）

对一种新型近β钛合金Ti-7333在温度为770~845℃,应变速率为10-3~1 s-1条件下的高温不连续屈服行为进行了研究。结果表明:在试验温度范围内,当应变速率大于10-2 s-1时,Ti-7333合金高温变形过程中会出现不连续屈服现象。该合金的不连续屈服幅度随着应变速率的减小和温度的升高而逐渐增大,而且屈服的幅度对应变速率较温度更为敏感。通过对不连续屈服现象的显微组织观察可知,这是由于随着应变的增大,在晶界处生成的可动位错在塑性变形中向晶粒内部扩展传播所导致,晶界是这些可动位错的位错源。不连续屈服现象与位错源局部位错攀移开动传播、晶界迁移以及(或者)合金元素固溶重排过程有关。     

不同介质溶液对多孔钛微观结构和力学性能的影响

采用钛网层叠烧结法制备出孔隙率为45%的多孔钛,研究酸洗处理、碱热处理、模拟体液浸泡中不同介质溶液对多孔钛表面微观结构和力学性能的影响规律。结果表明:酸洗处理在多孔钛表面形成"阶梯"型层状光滑表面,碱热处理在多孔钛表面形成微/纳米孔,模拟体液浸泡处理则在多孔钛表面形成均匀的羟基磷灰石涂层。在力学测试中,酸洗处理及碱热处理能显著地降低多孔钛的弹性模量,对于屈服强度则无显著影响;模拟体液浸泡处理则能显著提高多孔钛的杨氏模量和屈服强度。     

正反扣孔型在生物医用弧形板设计中的应用

正扣孔型和反扣孔型通常适用于弧形板预成形。对两种孔型的轧制成形过程进行了数值模拟。结果表明,正扣孔型和反扣孔型的交互使用可以减少裂纹缺陷的产生,有效改善圆角组织的均一性。因此,预成形孔型设计为先正扣再反扣孔型以保持生产过程的稳定性。     

钛基复合材料微观结构设计的研究进展

钛基复合材料具有轻质高强的突出特点,在航空航天等关键领域应用前景巨大。经过近40年的研究,钛基复合材料领域的研究热点由最初的连续纤维增强为主发展到目前以非均匀颗粒/晶须增强为主,但相关研究重点始终围绕着钛基复合材料的塑韧性提升这一目标。其中有效的方法之一是对钛基复合材料进行微观结构设计,以实现其强韧性的良好匹配。本文综述了钛基复合材料的几种主要的微观组织构型、相应的制备方法、力学性能以及存在的问题,对钛基复合材料的微观结构设计思路与实现方法进行了简要总结。     

熔体过热对Sb-Bi合金凝固组织的影响

以Sb-4.6%Bi合金为研究对象,在限定其它因素保持不变的情况下,考察了熔体过热温度对凝固过程的影响。,实验结果发现,随着熔体过热温度的提高,合金形过冷度增大,凝固组织显著细化,研究表明,熔体过冷倾向是熔体结构状态的一个必然反映,熔体结构状态随温度发生变化是导致合金结晶过冷度发生明显的变化的原因,随着过热温度的提高,Sb-4.6%Bi合金晶粒显著细化,其原因是经过热处理的合金熔体在较大的过冷度下凝固。     

中小尺寸高温合金件的无接触电磁成形

介绍了一种新型金属熔体无接触电磁成形技术及其原理,该技术将电磁铸造技术与高梯度定向凝固技术融为一体,对于熔化和成形活泼金属、高温合金难熔金属和高纯金属等中小尺寸构件具有重要的研究与应用价值。另外,从电磁场和凝固过程角度讨论了中小尺寸高温合金样件的电磁成形过程,探讨了工艺参数对成形过程的影响规律,并获得了表面质量较好的高温合金样法。     

钛合金熔体活度计算及合金与铸型的界面反应

在深入分析Miedema合金生成热模型的基础之上,运用化学反应和溶液热力学理论对钛熔体中溶质元素的活度系数进行了理论计算,进而评述了钛合金熔体的化学活性变化程度,通过对Ti6A14V合金和Ti15V3Cr3Sn3Al合金与所选择的耐火氧化物类铸材料的实验研究结果分析,可以认为添加合金元素以后钛熔体的化学活泼性并没有发生实质性的改变,由于熔体仍然具有相当高的化学活性,导致合金与铸型之间的界面反应是严重的,计算与实验结果吻合,同时所进行的理论分析和实验研究对于铸用高稳定性铸型材料的选择,铸优质的钛合金铸件具有一定的理论和实际指导作用。