SiCp/Al复合材料超精密车削仿真与试验研究

针对SiC_p/Al复合材料因脆性相SiC的加入而导致难以形成高质量加工表面等问题,采用分子动力学模拟和超精密车削试验的方法对SiC_p/Al复合材料纳米尺度材料去除过程进行研究,重点分析了单晶金刚石超精密切削SiC_p/Al复合材料中的加工表面形成机理、脆塑性转变以及刀具磨损机理。结果表明:高压相变是引起SiC_p/Al复合材料中SiC脆性材料的脆塑性转变的主要原因。随着切削深度的增加,SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒加工方式由延性去除,到脆塑性混合方式去除,最后演变为纯脆性去除方式。SiC_p/Al复合材料中SiC-Al界面和Al基体存在,影响了SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒去除的脆塑性转变机制。待加工表面上拉应力的存在会诱导微裂纹尖峰,是切削区域脆性SiC材料裂纹萌生的直接诱因。单晶金刚石刀具主要磨损机理为硬质SiC颗粒的磨粒磨损和切削诱导的石墨化。     

颗粒增强金属基复合材料切削过程仿真综述

回顾了近年来全球关于颗粒增强型金属基复合材料在切削过程中的一些仿真技术。切削模型既有二维模型也有三维模型,包括等效均质模型、微观模型和混合模型。仿真旨在预测切削力的大小,并研究界面失效、刀具—颗粒的相互作用、切削温度和加工次表面损伤等。本文重点介绍了上述建模方法的实现原理和关键技术,并对其优缺点加以评述。在此基础上,对颗粒增强金属基复合材料仿真技术的发展趋势做进一步探讨。     

高强镁合金的纳米金属改性研究

为提高高强镁合金的力学性能,在Mg-3Gd-2Zn-0.5Zr镁合金中添加了1.5%纳米Ti,对制备出的铸态镁合金试样进行了OM、SEM、XRD分析,并进行了力学性能、阻尼性能和耐磨损性能的测试与分析。结果表明,纳米金属钛的添加,显著提高了合金的力学性能、阻尼性能和耐磨损性能,使合金在6×10-5,20×10-5,40×10-5应变振幅下的阻尼性能分别提高54%,77%和81%;250℃磨损体积和摩擦因数分别减小68%,11%。借此为高强镁合金的纳米改性研究提供进一步指导与借鉴。     

激光焊接铝合金材料过程的建模与仿真

在试验基础上,利用有限元软件ANSYS对3A21铝合金材料激光焊接温度场进行了动态模拟。通过对激光焊接非线性瞬态过程的分析,分析与温度场有关的潜热、热传导、对流、辐射等材料热物理属性,建立了激光焊接的移动热源模型。仿真结果表明:激光焊接薄板铝合金的温度场梯度大,热影响区小;温度场中各点温度呈指数式升高和衰减;焊缝和近焊缝区温度升降急剧,焊缝宽度的仿真结果与试验结果相一致,从而验证了所建立的移动热源模型在激光焊接铝合金薄板温度场模拟中的适用性,在一定程度上揭示了激光焊接的成型机理。