感应透热有限元模拟分析

采用有限元分析法和ANSYS软件，引入复矢量磁位，推导了感应加热有限元模拟的数学模型。讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数温度依赖性等关键技术问题的处理方法。分析了圆柱工件的感应透热过程，得到了坯料内的温度分布状况以及温度随时问的变化规律。结果表明，数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致。     

基于高频感应钎焊的TC4钛合金层积成形研究

为研发一种以TC4薄板直接作为金属造形材料的快速成形技术,选用自制的Ti基快冷薄带钎料,结合高频感应钎焊技术,制备了层积成形试样。通过对试样的力学性能、钎焊接头界面的显微组织进行分析。结果表明,由非晶态钎料制备的层积成形试样抗拉强度高于TC4,而晶态钎料的低于TC4。2种钎料成形试样的钎焊接头组织均由(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)+(Ti,Zr)_(ss)共晶组织和富Zr的α-Ti固溶体构成,钎缝的拉伸断口呈人字纹形貌,为脆性断裂。     

TC4钛合金表面大面积感应钎焊WC耐磨层的研究

采用高频感应钎焊方法在TC4钛合金试样上制备WC耐磨层,研究了不同配比WC和钛基钎料混料的钎焊工艺性以及耐磨层的耐磨性,同时分析了钎焊热循环对基体组织的影响。结果表明:采用不同配比混合耐磨填料时,随着钎料含量的增加,耐磨层钎焊成形的工艺性更好,在相同工艺下钎焊的耐磨层中缺陷含量越少;随着混合耐磨填料中WC含量的增加,其耐磨性也随之增加。大面积高频感应钎焊耐磨层时,对基体组织影响较大,对基体的组织影响距离为:钎焊一次热循环为2 mm以内,而钎焊热循环2次和3次时则在3 mm以内。     

铜/铝导管感应加热钎焊参数敏感性研究

感应加热是金属导管钎焊的一种有效方法。本文利用有限元分析软件,通过电磁/热耦合计算对Cu/Al金属导管感应加热钎焊过程进行了数值模拟。对不同工艺参数下导管接头的温度场计算的结果表明:钎焊接头钎料区域的平均温度与加载电流及频率基本呈线性关系,并随线圈间距以及线圈与工件距离的增大而减小。将数值模拟计算结果与试验测量结果进行分析比较后表明,温度计算结果与实测结果吻合良好,计算模型可靠,可以为实际焊接过程中的工艺制定提供依据。     

高频感应加热对TC4钛合金组织和硬度的影响

TC4钛合金经高频感应加热1.4、1.5、1.6 s后水冷,然后分别在350、400、450℃时效处理6 h。采用光学显微镜、显微硬度计研究感应加热淬火及时效处理对显微组织和硬度的影响。结果表明,TC4钛合金经感应加热淬火处理后可获得呈梯度分布的显微组织,表层组织以马氏体α′相为主,心部组织为原始双态组织。时效处理后TC4钛合金显微硬度从表层到心部递减,呈梯度分布。随着时效温度降低,显微硬度增加,强化效果提升。此外,随着感应加热时间的增加,TC4钛合金时效处理后的显微硬度也有所增加。     

导管安装感应钎焊温度场分布数值模拟

导管安装感应钎焊技术是为了实现导管的现场安装而提出的一种特殊的工艺技术.由于焊接时不同工艺参数的差异,导管焊接区域温度场分布差异较大.介绍了导管安装感应钎焊实现方法、热输入输出模型,建立了温度场分布数值模拟模型,并用有限元软件进行数值模拟,分析了钎焊温度分布规律,为该类型焊接工艺的制定提供了依据.     

TC4合金真空钎焊的发展

综述性地介绍了TCA合金真空钎焊技术的当前状况、钎焊工艺、钎料的选择及TC4合金真空钎焊技术的未来发展方向。     

Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金

使用Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析了钎焊接头界面组织,阐明了反应机理,并研究了钎焊温度对接头界面组织和力学性能的影响. 结果表明,钎焊接头的界面结构为ZTA陶瓷/TiO+Ti₃(Cu,Al)₃O/Ag(s,s)/Ti₂Cu₃/TiCu/Ti₂Cu/α+β-Ti/TC4合金. 随着钎焊温度的升高,钎缝中Ag基固溶体层变薄,Ti-Cu金属间化合物层变厚,当钎焊温度达到890 ℃时,Ti-Cu金属间化合物几乎占据整了个钎缝区域. 随着温度的升高,接头抗剪强度先增大后减小,在钎焊温度为890 ℃时,接头的室温抗剪强度达到最大值,其值为43.2 MPa.     

AgCuTi-Al钎焊C_f/SiC与TC4接头分析

采用AgCuTi-Al混合粉末作为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料和钛合金,利用扫描电镜,能谱仪和X射线衍射对接头的微观组织结构进行分析,利用剪切试验测定接头的力学性能.结果表明,在钎焊过程中,钎料中的钛与Cf/SiC复合材料中的基体SiC,碳纤维发生反应,在Cf/SiC复合材料侧形成了TiC,T...     

钛/钢异种金属感应钎焊钎料及其工艺性能的研究

研制了钛/钢异种金属高频感应钎焊用四元合金钎料Ag45CuZn3.5Ni.对所制备的不同Ni含量的系列四元合金钎料进行了熔点测定、润湿性以及工艺性能的对比试验.SEM微观组织分析和力学性能测试结果表明,Ni与Ti的化合有效地阻止了Ti-Fe金属间化合物的产生.Ag45CuZn3.5Ni合金钎料可获得剪切强度相对较高的接头.     

AgCu+nano-Al_2O_3复合钎料钎焊TC4合金与Al_2O_3陶瓷:界面结构及接头性能

通过向Ag Cu共晶钎料中添加nano-Al2O3增强相(2%,质量分数)并采用高能球磨的方法获得了Ag Cu+nano-Al2O3复合钎料(Ag Cu C钎料)。采用Ag Cu C钎料实现了TC4合金与Al2O3陶瓷的高质量钎焊连接,确定了TC4/Ag Cu C/Al2O3钎焊接头的典型界面组织结构为:TC4/α-Ti+Ti2Cu扩散层/Ti3Cu4层/Ag(s,s)+Ti3Cu4+Ti Cu/Ti3Cu4层/Ti3(Cu,Al)3O层/Al2O3。Nano-Al2O3的添加抑制了钎缝中连续的Ti-Cu化合物层的生长,同时在钎缝中形成了颗粒状Ti-Cu化合物相增强的Ag基复合材料,改善了钎焊接头的界面组织。随着钎焊温度的升高,各反应层厚度逐渐增加,颗粒状Ti-Cu化合物不断长大,Ag基复合材料组织逐渐细小。当钎焊温度T=920℃,保温时间t=10 min时接头抗剪强度达到最大为67.8 MPa,典型断口分析表明:压剪过程中,裂纹起源于钎角处并沿钎缝扩展后转入Al2O3陶瓷,最终在Al2O3陶瓷母材侧发生断裂。     

Spread Model for TC4 Alloy Rod during the Three-Roll Tandem Rolling Process

为了保证三辊连轧过程中棒材的成型精度,研究了TC4钛合金棒材的宽展。采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,在Marc有限元平台上,研究轧制工艺参数(轧制温度、轧制速度、孔型内切圆直径、轧辊直径、摩擦系数)对宽展的影响,并分析了各参数的影响显著性顺序。在此基础上,建立了三辊轧制TC4棒材的宽展模型。试验在自行研制的8机架Y型连轧机上进行,孔型系统为平三角-圆。宽展测量结果和模型计算结果吻合较好。     

TC4合金流动旋压三维弹塑性有限元模拟

应用有限元软件MSC.Marc,建立了TC4合金筒形件流动旋压的三维弹塑性变形力学模型.研究了三轮同步热反旋过程中的三维变形图,管坯表面应力、应变以及旋压力分布规律.这对于优化TC4管材旋压工艺和缺陷的科学预报有重要的指导意义.     

捣镐的高频感应钎焊工艺研究

通过对影响钎焊质量的工艺参数的试验,研究得出增加钎焊焊缝钎着率、提升钎焊质量的方法.以此延长铁路养护易耗品捣镐的使用寿命,提升其作业里程.     

TC4合金高频感应氧化工艺的研究

采用高频感应氧化法对TC4钛合金在高活性干空气流动场中进行氧化处理,生成了氧化膜层,研究了不同处理温度和处理时间对氧化膜层的影响,并通过SEM观察及XRD分析,研究了膜层形貌及其结构。结果表明,温度和时间对氧化膜层的形成有显著影响,在800～1000℃的处理温度范围内,可在较短的时间内获得结构致密的氧化膜;氧化膜的氧化生长动力学呈抛物线形式,膜层的相由TiO2和α-Al2O3组成。     

高能喷丸时间对TC4疲劳性能的影响

采用离心式喷丸机对TC4圆棒试样进行高能喷丸表面纳米化,研究了TC4表面纳米化及其对疲劳性能的影响,并进行了旋转弯曲疲劳试验;同时,通过SEM观察、硬度测试和XRD分析等对高能喷丸工艺提高疲劳极限的效果、表面损伤的影响等进行了分析.结果表明:采用离心式喷丸机进行高能喷丸使TC4材料的表面晶粒细化到18～22nm,并有效地提高了其疲劳极限;随喷丸时间延长,晶粒尺寸进一步减小,但表层损伤程度加大,如何降低表面损伤,是高能喷丸提高疲劳极限的关键因素.