冲击载荷下Al-Mg-Si-Cu铝合金的变形行为及本构模型

使用分离式霍普金森压杆(SHPB)对Al-0.59Mg-0.58Si-0.2Cu(质量分数/%)铝合金进行室温下、应变率为(800～5 200)s-1的高速冲击试验,分析其变形行为,并确定Johnson-Cook本构方程。结果表明:Al-Mg-Si-Cu铝合金在室温高速冲击变形过程中,应力不随应变率增加而增加;当应变率为800、2 500、3 100 s-1,应变为0.08时,随着应变率的增加,织构类型发生改变,平均斯密特因子和应力减小;确定Al-Mg-Si-Cu铝合金的J-C本构方程,本构拟合结果与试验结果吻合。     

基于数值模拟的铝合金汽车发动机罩板浇注系统优化研究

大型薄壁件在压铸的过程中容易出现冷隔、气孔、充型困难等缺陷。基于数值模拟, 采用ADC12铝合金针对国内某款汽车的发动机罩板开展压铸研究。在研究中通过CAD软件(Unigraphics NX)设计了罩板的浇注系统, 并通过铸造仿真软件(ProCAST)研究了不同浇注系统的充型性能, 最终确定了适合汽车前罩板顺序凝固的浇注系统。     

铝合金前防撞横梁的服役性能预测及评价

在某车型前舱的设计空间内，设计了一款基于铝型材的前防撞横梁，并通过准静态和动态拉伸试验获得了铝合金的应力-应变曲线，开展了前防撞横梁的服役性能预测及评价。结果表明，6061-T6和6082-T6铝合金的流变应力具有明显的应变速率效应。相比之下，6061-T6铝合金的屈服强度略高，而6082-T6铝合金的应变硬化和应变速率硬化更强；40%重叠偏置碰撞的最大侵入量和应变均大于100%重叠正面碰撞，两者的最大侵入量分别为29.2和29.1 mm,最终侵入量分别为22.4和14.9 mm;拖钩强度工况下，前防撞横梁各结构和焊缝的安全系数均大于1.45,6061-T6铝合金部件、6082-T6铝合金部件和焊缝处的最大疲劳损伤分别为0.435、0.103和0.460,满足强度和损伤的评价指标。     

AZ31镁合金高应变速率轧制宏微观仿真

本工作通过构建宏观有限元模型和微观动态再结晶模型,对AZ31镁合金在300～400℃、平均应变速率为10～29 s-1的条件下进行高应变速率轧制宏微观模拟.对比实验结果的结论如下:随着平均应变速率的增加,模拟的轧板宽度方向等效应力差值和宏观边裂长度都减小,等效应力差值越大,边裂长度越长,宏观模拟结果与实验一致;采用微观动态再结晶模型、宏观有限元历史加载耦合元胞自动机(CA),模拟AZ31镁合金高应变速率轧制中的动态再结晶过程,微观模拟结果与实验吻合;随着平均应变速率的增加,再结晶越完全,使得应力集中被释放,边裂长度减小.通过建立AZ31镁合金高应变速率轧制多尺度宏微观仿真模型,能够精确模拟仿真高应变速率轧制过程,对镁合金高应变速率轧制的精确控制提供了新的思路.     

Laasraoui-Jonas位错密度模型结合元胞自动机模拟AZ31镁合金动态再结晶

通过Gleeble 3500热压缩试验机对AZ31镁合金进行热压缩实验,得到温度为300、350、400、450和500℃,应变速率为0.03、0.3、和3 s 1的流变应力曲线。对流变应力曲线进行图形变换求解出不同应变速率下的回复参数r,求得的回复参数的自然对数lnr与温度的倒数1/T成线性相关。结果表明:可以采用修正的Laasraoui-Jonas(L-J)位错密度模型计算AZ31镁合金动态再结晶过程中的位错密度演变;修正的L-J位错密度模型结合元胞自动机(CA)能精确地模拟位错密度动态再结晶过程。     

AZ31镁合金高应变速率轧制边裂及力学性能各向异性

在300~400 ℃对铸态AZ31镁合金进行平均应变速率为10~29 s^-1的高应变速率轧制,研究轧制后镁板边裂、组织及力学性能的各向异性。结果表明:随着平均应变速率的增加,轧制边裂得到改善,350 ℃和400 ℃下边裂长度变化相比300 ℃时更加平缓;晶粒尺寸在温升和应变速率综合作用下并不随平均应变速率的增加而减小,反而出现波动;在相对较低的应变速率下,由于组织中长条形晶粒的存在,导致板材的各向异性明显;随着平均应变速率的增加,长条形晶粒减少,再结晶完全,组织趋于均匀,轧板的各向异性得到改善;轧板拉伸断口中可观察到撕裂棱和韧窝,以韧性断裂方式为主。     

电化学两步处理对精磨YG6硬质合金性能及金刚石涂层的影响

采用电化学两步腐蚀法进行表面预处理研究,探讨了电化学腐蚀中电流类型、腐蚀时间等参数对精磨YG6硬质合金基体的影响;在此基体上,采用直流弧光放电等离子体CVD法制备了金刚石薄膜,并采用SEM、激光拉曼光谱仪、原子吸收分光光度计、电动轮廓仪、洛氏硬度计等进行了表征.结果表明:直、交电化学腐蚀都可以有效地去除YG6硬质合金基...     

采用元胞自动机结合Laasraoui-Jonas位错密度模型模拟AZ31镁合金的动态再结晶行为

采用元胞自动机结合Laasraoui?Jonas 位错密度模型(LJ模型)模拟AZ31镁合金在动态再结晶过程中的位错密度和微观组织演化。LJ模型中的硬化参数、回复参数和应变速率灵敏系数决定模拟的准确性。在目前的研究中,基于 LJ 模型和 Kocks?Mecking 模型(KM 模型)求解硬化参数;采用动态再结晶中的稳态应力公式求解回复参数和应变速率灵敏系数。结果表明：模拟结果与实验结果一致。     

Al-2%Cu二元合金微观组织模拟中液相扩散系数的计算

采用改进的Miedema模型和Eyring模型,对Al-2%Cu合金的液相扩散系数进行理论计算,建立了二元合金液相扩散系数的理论计算模型,解决实验难以测量液相扩散系数导致数据匮乏的难题。在Eyring模型中,引入液态合金黏度—时间的变化曲线,替代原模型中的溶剂黏度数值,以进一步提高计算结果的准确性。在微观组织模拟中,基于常规恒定液相扩散系数模拟结果的柱状晶比例为20.1%,而基于本研究计算所得的液相扩散系数曲线模拟结果的柱状晶比例为64.8%,更接近实验测得的柱状晶比例58.1%,很好地验证了液相扩散系数理论计算模型的可行性和准确性。     

基于数值模拟的铝合金电机机盖高压铸造

基于数值模拟仿真了铝合金电机机盖高压铸造充型过程,分析了浇注温度对铸件充型完成时刻的温度场、卷气含量和表面氧化程度的影响,得出铝合金电机机盖高压铸造最合理的浇注温度为983K。实验结果表明,铸件充型完整,轮廓清晰,表面无冷隔、氧化,初生α-Al相组织最细最均匀,密度、抗拉强度和断后延伸率都达到最大值,实验结果同仿真结果吻合较好。