TiB2.TiAl3/2024Al复合材料多向锻造数值模拟研究

目的 研究TiB2.TiAl3/2024Al复合材料多向锻造金属流动行为,以及锻造温度、锻造道次对复合材料再结晶行为及基体晶粒尺寸的影响。方法 将TiB2.TiAl3/2024Al复合材料的本构模型及再结晶动力学模型导入Deform-3D有限元模拟软件中,建立复合材料多向锻造的数值仿真模型。通过数值仿真方法分析锻造温度和锻造道次对复合材料多向锻造组织的影响规律。结果 多向锻造变形过程中,剧烈塑性变形和动态再结晶主要分布在材料试样内部的呈“X”形状的区域,单次下压最大等效应变为1.42。锻造1道次时,锻造温度从350 ℃升至500 ℃,再结晶体积分数从65.0%升至69.7%,平均晶粒尺寸由350 ℃的24.6 μm降至500 ℃的21.5 μm。在450 ℃锻造温度下,1道次锻造后,再结晶体积分数为69.2%,平均晶粒尺寸由铸态的45.0 μm减小到21.9 μm;2道次锻造后再结晶体积分数为89.5%,平均晶粒尺寸为16.3 μm;3道次锻造后坯料的再结晶体积分数为96.1%,平均晶粒尺寸为14.3 μm。与试验结果比较可知,模拟结果准确可靠。结论 提高锻造温度和增大锻造道次可以促进试样发生动态再结晶,从而达到细化晶粒的目的。     

磁场作用下铝/钢CMT焊接温度场及熔池流动行为

为探究纵向磁场在铝/钢冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)焊接过程中的作用机理,采用ANSYS软件对纵向磁场作用下电弧形态、温度分布和熔池流动行为进行数值模拟,重点研究不同线圈励磁电流对焊接温度场和熔池流动行为的影响。结果表明,外加磁场可以改变电弧等离子体的运动行为,进而影响了焊接电弧在基板表面和熔池内部的热量传导行为。施加磁场后,熔池中的峰值温度发生下降,峰值温度区域由熔池中心转向熔池外围,铝/钢界面处的高温停留时间和温度也随之下降。此外,外加磁场改变了铝液熔池内部的流动行为。熔池内部的流动特征由无磁场时的单一环流,转变为有磁场作用时的双环流流动特征。随着励磁电流的增加,熔池内部的流速和流动范围有增大的趋势。