热处理工艺参数对超高强度钢性能的影响

目的 研究热处理工艺参数对BR1500HS超高强度钢的微观组织、拉伸断口以及力学性能的影响,并且研究保温时间和加热温度对淬火后的硬度、抗拉强度、微观组织以及伸长率等的影响规律.方法 将BR1500HS加热到一定温度,并保温使得试样充分奥氏体化,随后在水中冷却,并测试冷却后的材料力学性能.此外,将克立金模型引入用于近似加热温度、保温时间与硬度、抗拉强度、伸长率之间的关系,用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法优化代理模型.结果 当保温时间一定时,硬度随着加热时间的增加先增加后减小、抗拉强度先增加后减小最后趋于平稳;当加热温度一定时,硬度随保温时间的增加先增加后减小.当加热温度不同时,抗拉强度随保温时间的变化规律不同;当加热温度在950℃以下时,随着保温时间的增加而增加;当加热温度在950～1000℃时,随着保温时间的增加先增加后减小.结论 采用实验和代理模型的优化结果的误差较小,对BR1500HS超高强度钢的热处理工艺具有一定的指导作用.     

Pyrite-结构TiO2弹性性质的第一性原理研究

利用第一性原理对黄铁矿结构Ti O2的晶体结构进行几何优化,得到与实验值相符的晶格参数。同时计算了在零温下压强为0~150 GPa时Pyrite-结构Ti O2的弹性系数、体弹性模量、杨氏模量,剪切模量和泊松比。计算结果表明:在0~150 GPa,立方相黄铁矿结构Ti O2稳定存在;Pyrite-结构Ti O2是一种具有良好延展性的超硬材料。     

基于关节机器人的电弧熔丝焊锻复合增材再制造热锻模修复

为了降低失效热锻模修复成本、提高修复效率,基于ABB工业关节机器人,开发了电孤熔丝焊锻复合增材再制造算法和装备,并用曲轴热锻模具进行再制造修复,以验证算法和装备的有效性.首先,提出增材制造目标模型的分层切片、截面复合填充算法;随后,提出满足增材再制造工艺所需的关节机器人TCP姿态控制算法,以达到控制焊枪与焊接路径夹角的...     

汽车曲轴热锻模焊锻复合电弧熔丝自动增材制造工艺

为了提高曲轴模具的服役寿命和降低再制造成本,提出了焊锻复合电弧熔丝自动增材制造工艺,并开发了相应的软件和硬件系统。在该工艺中,曲轴模具的增材目标模型被分层切片和轨迹规划,并将锤击轨迹和焊接轨迹重合从而将每一道焊缝均进行焊后锤击。锤击分析表明,焊后锤击能够将焊缝残余拉应力矫正为残余压应力,提高焊缝的力学性能。自动增材制造工艺中模具被随形增材,而人工修复模具则采用满焊工艺,因此,自动增材制造工艺能够大幅节省材料大约50%以上,降低焊接时间50%以上。在服役8000件后,自动修复模具的压塌区域和压塌量显著少于人工修复模具,此外表面微裂纹的数量也得到了大幅降低,使得模具的服役寿命大幅提高。     

大型航空热锻模增材复合制造修复技术及应用

为了提高大型航空热锻模的服役寿命、降低其制造成本,将电弧熔丝增材制造技术应用于大型航空热锻模的再制造修复。首先,利用数值仿真技术得到模具在服役时的温度场和应力场,并根据其分布状态设计了模具的三层梯度结构,实现原模具基体上覆盖少量具有较好高温红硬性材料的目的,进而在降低模具再制造成本的同时提升模具寿命。其次,针对三层结构中的过渡层和强化层,分别设计了铁基和钴基材料。分析表明在室温下过渡层材料的强度最高、硬度最大、塑性最差,强化层材料在室温下的塑性和强度都略高于基体材料;在650℃高温下,强化层材料的强度最高,并且显著高于过渡层材料和基体材料。这种分层材料的设计,能够保证模具在服役时候表面强化层在高温下能够抵抗磨损和塑性变形,而过渡层温度较低又能提供强有力的强度支撑。最后,对某钛合金一梁大型锻模、超高强度钢起落架大型锻模进行了再制造修复验证,经多批次生产的考核验证,比传统方法制造的模具寿命提高了数倍,再制造锻模未出现裂纹、塑性变形等缺陷,表面层保持良好,变形量较原5CrNiMo模具小得多。     

2219铝合金高温本构模型及热加工图研究

为研究2219铝合金的高温流变行为及最佳热加工工艺窗口，采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为573～773 K和应变速率为0.01～10 s^-1条件下对2219铝合金进行了等温压缩实验，得到了不同应变速率和温度下的真实应力-真实应变曲线。根据2219铝合金流变数据的特性，提出了一种新的本构模型，并将其与经典模型的预测精度进行了对比。此外，利用构建的新本构模型推导出了2219铝合金的热加工图解析计算公式，并绘制了其热加工图。结果表明，2219铝合金是一种温度和应变速率高度敏感材料，其高温本构关系必须考虑温度和应变速率的影响。在低温下，Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型的预测精度较低，尤其在573和623 K温度下，其预测结果与实验数据存在较大误差。相比之下，新模型在不同温度和应变速率下的预测精度误差较小，并且明显优于Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型。这是因为新模型在lnσ和■之间采用了3阶精度逼近，而Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型只采用了1阶精度逼近。通过采用更高阶的逼近方法，新...     

某汽车覆盖件冷切边模具激光熔覆表面强化材料研究

为提高冷冲压模具寿命、降低模具制造成本，提出了铸钢基体表面激光熔覆耐磨层的模具制造技术。首先，设计了3种激光熔覆材料并制定了相应的激光熔覆工艺参数，使用激光熔覆设备将这3种材料在45铸钢基体上进行激光熔覆实验。随后，对熔覆试样进行了物相和金相分析，分析结果表明：第1种材料熔覆层中主要存在α-Fe、Fe-Cr金属间化合物、Fe-Ni固溶体和Ni-Cr-Fe固溶体等，形成固溶强化，提高了熔覆金属的硬度；第2种材料熔覆层主要含有马氏体、析出相Fe-Cr、FeV、MnV等，马氏体的硬度和强度均得到较高，同时晶界上的析出物具有弥散强化效果，提高了材料的硬度和强度；第3种材料熔覆层主要含有马氏体、Cr₇C₃和Mn₂₃C₆等相，该材料的微观组织具有网状结构，网状晶界的碳化物包裹马氏体，提升了材料的硬度和强度。最后，对3种材料进行了显微硬度、摩擦因数及耐磨性的综合分析，确定第3种材料熔覆层的显微硬度最大、耐磨性最好、摩擦因数最小。将第3种材料熔覆于某冷冲压切边模具刃口上，可以显著提高模具寿命。