钛合金粉末热等静压数值模拟及性能研究

利用大型的有限元软件MSC.MARC对钛合金粉末在热等静压(HIP)条件下的变形和致密化规律进行研究,并以典型的TC4(Ti-6Al-4V)粉末为原材料,以数值模拟为工艺指导,进行TC4粉末材料热等静压成形试验,全面分析了热等静压成形的钛合金材料的微观组织和力学性能。结果表明:粉末冶金Ti-6Al-4V微观组织均匀细密,主要有片状α相和相间β相组成,在颗粒与颗粒的交界处,有等轴α相组织的存在,这种特殊的微观组织导致粉末冶金Ti-6Al-4V材料具有不低于锻件的力学性能。     

基于Ti-6Al-4V的热等静压与温压成形数值模拟对比研究

为对比研究钛合金的热等静压和温压成形工艺特点,以典型圆柱件成形为例,采用MSC.MARC软件,选取了Shima模型嵌入Ti-6Al-4V材料模型进行数值模拟.通过分析两种工艺过程中粉末体的流动情况和致密度分布,得出粉末体的热等静压是一个先向外膨胀再向中心收缩,最终达到全致密的过程,致密度分布均匀;而温压成形是沿着冲头方向直接进行收缩,致密度不高并存在明显的梯度现象.通过两种成形特点的对比,能分别预测成形方法的变形以及指导两种成形方法的选取.     

钛合金热等静压模拟本构关键参数确定及工艺优化

对钛合金粉末热等静压进行数值模拟,以预测材料的成形性能;采用本构为MSC.Marc软件中嵌入的Shima模型,通过对该数值模型的分析;制定了本构模型中TC4材料模拟所需材料参数的测定方法。针对航空类典型环形零件的成形,应用数值模型,通过对多种不同工艺制度参数的对比,得到了热等静压过程中的关键参数压力、温度曲线的优化制度。利用热等静压制备了实际的环形样件,数值模拟与试验结果吻合较好,说明数值模拟可对零件的热等静压工艺过程进行预测,同时也为复杂零件的成形预测奠定了基础。     

TC11钛合金粉末涡轮盘热等静压成形数值模拟研究

为了成形复杂结构的涡轮盘零件,采用粉末热等静压工艺(HIP),设计了粉末净成形和粉-固扩散连接成形两种方案,使用MSC.MARC软件,在Shima模型中嵌入TC11钛合金材料参数进行数值模拟研究。模拟结果显示:粉末净成形的模具变形是粉-固扩散连接成形的2倍左右;粉末净成形的粉末体在热等静压后,关键部位出现明显的密度梯度分布,相对密度较低,粉-固扩散连接成形的相对密度分布的均匀性优于粉末净成形,所以粉-固扩散连接成形方案优于粉末净成形方案。试验结果显示:热等静压工艺可以实现闭式涡轮盘的净成形。     

基于Pro/E的盒体压铸模设计研究

论述了应用Pro/E及其二次开发工具Pro/TOOLKIT等软件对盒体类压铸模设计的问题,介绍了基于Pro/E的盒体压铸模设计系统的结构及其组成部分.研究表明,通过对Pro/E的二次开发,可以完成从三维图形到二维图形的转化,从而实现盒体类压铸模的实体及平面图的设计过程,显著地缩短了盒体类压铸模的设计周期,提高生产效率.     

鸭舵式二维弹道修正机构设计与动力学分析

提出并设计了一种新型的二维弹道修正机构,建立了动力学分析模型,并通过仿真分析,验证了新型修正机构的可行性及合理性.分析结果表明,该修正机构具有响应时间快、结构简单、同步性好、动作可靠等优点,满足对二维弹道修正能力的要求.这将为二维弹道修正结构的进一步设计和试验奠定良好的基础.     

钨合金粉末和烧结材料的热等静压工艺技术

针对93W-Ni-Fe材料研究钨重合金(WHA)粉末和烧结材料的热等静压(hot isostatic pressing,HIP)强化工艺,在不同的工艺下进行热等静压实验。结果表明,经热等静压强化处理后,93W-Ni-Fe试验件进一步致密化,相对密度和硬度显著提高,分散度明显减小,且其延性保持在较高水平;提高温度和压力都能在一定程度上提高材料的强度及延伸率和断面收缩率,但温度的提高对强化的影响更明显。对两种工艺进行对比,发现钨合金粉末材料的直接热等静压成形试件的性能指标远小于烧结棒材,可通过提高温度得到一定程度的提高,但最优温度压力参数还需探索。     

钨合金粉末的热等静压数值模拟及验证

为研究钨合金粉末热等静压(HIP)的致密化行为,采用MSC.Marc中的Shima模型针对93W-4.45Ni-2.2Fe-0.3Co-0.05Mn穿甲弹常用材料的热等静压成形过程进行模拟研究,分析钨合金粉末颗粒与包套随温度、压力加载的变化过程。为验证数值模拟的结果,进行热等静压工艺试验。结果表明:压坯的相对密度分布、变形趋势与实验结果符合得较好,径向周长误差最大,相对误差为5.6%,轴向相对误差为1.62%,轴向精度优于径向,致密度平均相对误差仅为1.4%。对于简单的柱状试件,采用数值模拟的方法可以形象、准确地预测包套的变形及粉末的致密化过程,数值模拟的方法可以为复杂结构包套的研究提供参考,从而实现热等静压过程的精确控形。     

基于PRO/E二次开发的药筒模具设计系统

在研究药筒产品结构特点及设计分析过程的基础上,结合药筒模具设计系统的结构流程、动态设计分析、三维参数化建模,实现三维模型自动转化为二维工程图的功能。     

变面积增阻式弹道修正机构的设计与分析

通过对国内外一维弹道修止阻力机构的研究现状进行分析,提出并设计了一种新型的变面积增阻式修正机构。这种新型的一维阻尼修正机构克服了原有机构中只能进行一次修正、必需严格保证展开时间以及展开时间推算复杂等问题。仿真结果表明,新型修正机构的阻力片能够根据系统要求展开到位,并且能够满足展开同步性、快速性的要求。