大径厚比非对称5083铝合金弯管充液弯曲成形

针对大尺寸大径厚比非对称铝合金薄壁弯管弯曲成形过程中的起皱难题,提出了两端仅压板约束、两端固定约束、两端采用封头3种充液弯曲成形方案,通过有限元数值模拟分析了管件的起皱缺陷、壁厚分布以及应力状态,并进行了实验验证。研究表明:采用两端仅压板约束时,压板与管材之间的摩擦力提供的管材轴向拉应力较小,只有当充液内压大于3.6 MPa时,才能消除起皱缺陷;采用两端固定约束和两端封头时,可在较低充液内压下成形出合格的大径厚比非对称的铝合金弯管件,其原因为:轴向约束与封头均会使管坯内产生轴向拉应力,其平衡了弯曲过程中产生的内侧轴向压应力,从而避免了起皱缺陷的产生。     

积分中值屈服准则解析厚板轧制椭圆速度场

为解决非线性Mises比塑性功率积分困难以及由此导致的轧制功率解析式难以获得的问题,本文通过建立并利用线性比塑性功率表达式对提出的椭圆速度场进行能量分析,得到了轧制力能参数的解析解.文中通过对变角度屈服函数求积分中值,构建了一个新的屈服准则,它是主应力分量的线性组合,在π平面上的轨迹是逼近Mises圆的等边非等角的十二边形,其基于Lode参数表达式的理论结果也与实验数据吻合较好.同时,根据厚板轧制时金属流动速度从入口到出口逐渐增大的特点,提出了水平速度分量满足椭圆方程的速度场,该速度场满足运动许可条件.通过相应的轧制能量分析,获得了基于线性屈服准则的内部变形功率以及基于应变矢量内积法上的摩擦功率与剪切功率.在此之上,通过泛函的极值变分导出了轧制力矩、轧制力以及应力状态系数的解析解,并与现场实测数据进行了对比,结果表明利用本文提出的屈服准则与速度场所建立的轧制力矩与轧制力模型与实测值吻合较好,其中轧制力误差小于5.3%,轧制力矩误差在6%左右.     

热稳定处理时间对TNM合金糊状区组织的影响

利用真空非自耗电弧炉制备了TNM(Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B at.%)合金锭,研究其铸态组织形貌,并利用Bridgeman定向凝固装置对TNM合金进行热稳定处理实验,分析热稳定处理时间对合金定向凝固糊状区的影响。实验结果显示,其铸态组织是以(α₂+γ)片层团为主体,网络状B2相、细小的γ相及硼化物分布于片层团间的近片层组织。热稳定处理时,热稳定时间越长、TNM合金固/液界面越平整,界面前沿温度场和溶质场趋向均匀,但从减少坩埚对熔体的污染的角度考虑,热稳定处理时间不宜过长,30~60 min的热稳定时间即可提供平整的定向凝固启动界面。 热稳定处理影响着TNM合金固/液界面附近固液两相中Al元素的分布,进而影响硼化物的分布。     

硼化物原位自生增强TiAl基复合材料的组织演化、热变形行为及加工工艺设计（英文）

硼元素添加造成的相转变和硼化物析出等因素会对原位TiAl基复合材料显微组织演化及热变形行为产生影响。利用等温压缩实验、扫描电子显微技术以及透射电子显微技术等研究材料的动态再结晶和动态回复机制,并计算出其表现变形激活能为691.506 k J/mol。在1100～1200℃温度区间,再结晶γ和α晶粒的形核长大分别主导α₂→α相转变温度上、下的热变形行为。α相的动态回复主导材料在1250℃低应变速率下的热变形行为;同时,硼元素会提高α相含量,降低γ→α和α₂→α相转变温度,进而促进加载过程中回复α相晶粒的形核长大。根据新建的本构模型,对TiAl基复合材料的变形机制和加工工艺进行详细阐述.     

脉冲电流诱导钛合金板材裂纹愈合与组织演变研究进展

钛及钛合金具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等优良的特点,被广泛应用于航空、航天、汽车、舰船等的核心部件。因此研究如何改善钛合金的组织和力学性能、提高构件的工作可靠性,具有重要意义。脉冲电流具有多种效应,如可以促进位错运动、细化晶粒,并能自动识别金属内部微裂纹,从而实现损伤治愈。近年来,许多研究表明脉冲电流能够影响材料的微观组织,是改善材料力学性能的一种有效方法。针对脉冲电流对TA1-A纯钛、TC4钛合金、TA15钛合金、Ti2AlNb合金的组织和力学性能的影响、脉冲电流治愈钛合金板材微裂纹的数值仿真及脉冲电流参数对裂纹周围物理场分布规律的影响等进行了综述,以期为改善钛合金的成形性能和提高服役部件的使用寿命和可靠性方面的研究和应用提供参考。     

7075-SiC/7075半固态模锻连接的工艺条件优化

基于铝基复合材料优异的物理及力学性能、半固态成形"固液共存"的良好扩散性及流动性而提出了复合材料模锻连接工艺,并利用该工艺成功制备出7075-SiC/7075复合材料。测试结果表明,7075铝合金及Si C/7075复合材料在压力、温度及液相扩散的多重因素作用下,两种材料之间可以实现优异的物理及冶金扩散连接效果,且界面结合强度与压力载荷及连接温度有直接关系。通过交叉分析不同工艺参数条件下的界面性能,证明在615℃、326 MPa的最佳工艺条件下,界面剪切强度达到260 MPa。     

黏性介质压力成形技术研究进展

黏性介质压力成形技术采用半固态、可流动、具有一定粘度的高分子聚合物作为传力介质,近年来已被应用于解决航空、航天等领域中难变形复杂形状零件的成形制造问题。黏性介质作为一种应变速率敏感性材料,能够在成形过程中自适应于板材的变形状态,其独特的力学性能有利于提高零件的尺寸精度、优化壁厚分布、克服局部失稳。针对黏性介质提供的黏性附着力提高板材成形性的机理、黏性介质压力成形过程中非均匀压力场的梯度分布特征和板材与体积变形的有限元法和无网格法的耦合算法等方面对黏性介质压力成形技术的研究进展进行了综述。     

低成本Ti-Al-V-Fe-O合金热变形行为及热加工图

采用真空非自耗熔炼炉制备了低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金。利用Gleeble-1500D热模拟机,研究了其热加工参数为:变形温度875～1100℃、应变速率0.001～1 s~(-1),变形量为70%时的热变形行为。建立了Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金考虑应变量的Arrhenius本构方程,基于动态材料模型建立热加工图。结果表明:变形温度升高,应变速率降低,流变应力降低。通过本构方程计算可得两相区平均热激活能为398.824 kJ/mol,远大于纯钛自激活能,表明热变形软化机制与动态再结晶有关。单相区热激活能为210.93 kJ/mol,略大于纯钛自激活能,以动态回复为主。通过热加工图确定2个失稳区,中等变形温度(950～1070℃)、高应变速率(0.31～0.1 s~(-1))易发生绝热剪切。结合热加工图确定适合的加工区间:应变速率为0.001～0.01 s~(-1),变形温度为875～925℃。     

粉末冶金制备的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料的组织与性能研究

采用高能机械球磨和脉冲电流活化烧结方法制备了一种新型的不含Al、V等有毒元素的口钛合金基体的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料。研究了不同机械球磨时间球磨的Ti35Nb2．5Sn5HA粉末以及用这几种粉末烧结制备的样品微观组织和显微硬度变化,球磨时间对烧结复合材料的微观组织和性能的影响。结果表明：随着球磨时间的增加,Ti35Nb2．5Sn5HA粉末的颗粒尺寸逐渐减小,Nh和Sn开始与Ti发生固溶,形成Ti的过饱和固溶体,而且α-Ti也开始向β-Ti转化。当球磨时间达到12h,球磨粉末中α-Ti完全转化为β-Ti,粉末颗粒的平均尺寸为500nm左右。12h球磨的粉末烧结制备的复合材料具有超细晶粒尺寸,晶粒平均尺寸为200nm,这种复合材料的维氏显微硬度可以达到10187．3MPa。