TA15合金等温挤压过程的热力耦合模拟

通过分析变形温度为800-1050℃，应变速率为0．01-70s^-1条件下的实验数据.建立了TA15合金高温变形时的本构关系模型。运用有限元软件对TA15合金等温挤压过程进行了数值模拟，获得了不同挤压变形条件对变形区等效应变、等效应力、等效应变速率和温升的影响。结果表明，上模速度对变形体的等效应力、温升、载荷的影响显著。     

国产Inconel690高温合金室温与高温循环变形行为

对国产核电用Inconel690高温合金在25,200,350℃进行了应变和应力循环加载下的单轴和多轴疲劳试验,分析了其循环应力-应变响应及循环塑性变形特性。结果表明:在试验温度下,无论是单轴还是多轴加载,Inconel690高温合金均主要表现出循环硬化特性,棘轮应变在初始数个循环周次内快速增长,最后迅速达到稳定;在25℃和200℃单轴应变循环一定周次后Inconel690高温合金呈现出轻微的循环软化特性;在多轴循环加载条件下,合金存在较为明显的非比例多轴附加硬化现象。     

基于Deform-3D的Inconel 718镍基合金的车削仿真

Inconel 718镍基高温合金的力学、抗氧化、抗热变形的性能好,但是加工性能差,材料塑性大、导热系数低、加工硬化严重等问题制约了镍基高温合金的广泛使用.文中运用有限元软件分析和研究材料的切削性能、刀具选择以及切削参数等问题,对解决镍基高温合金难加工的现状提供了参考价值.     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区超塑性成形的摩擦行为及机理研究

采用双杯挤压方法研究了成形温度、应变速率等工艺参数对Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金在过冷液相区塑性成形时模具和零件之间的摩擦行为的影响。采用有限元模拟方法获得大块非晶合金双杯挤压的摩擦因数标定曲线,有限元模拟中非晶合金的变形采用Kawamura的本构模型,将高温压缩实验的数据拟合,获得本构模型中的参数,结果表明非晶合金在过冷液相区内变形的摩擦因数在0.2~0.7之间。当应变速率较低时,随着温度的升高,摩擦因数总体上降低;而当应变速率较高时,随着温度的升高,摩擦因数先略有上升,然后急剧下降。当温度较低时,随着应变速率增大,摩擦因数显著增大,而在高温时,随着应变速率增大,摩擦因数略微有所减小。按照现代摩擦理论对非晶合金在过冷液相区内成形的摩擦机理进行了分析,认为黏着是摩擦的主导因素。     

电子束精炼及层覆凝固Inconel 718合金的流变行为及本构方程

对电子束层覆凝固Inconel 718合金(EBLS 718合金)和电子束精炼Inconel 718合金(EBS 718合金)进行等温压缩试验，变形温度分别为1 010,1 050,1 100,1 140℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1,1 s^-1,对比研究了2种合金的热变形流变行为，基于Arrhenius本构方程建立了2种合金的本构方程。结果表明：2种合金在不同变形温度和应变速率下的流变行为相似；流变应力均随着应变速率的增加而增大，随着变形温度升高而降低；由于存在层覆界面，EBLS 718合金在热压缩变形过程中在更低温度下出现了屈服下降现象，变形激活能更低，动态软化效应更加明显；2种合金变形机制均主要为晶格自扩散引起的高温攀移机制。     

GH4169合金不同热变形条件下的流变应力研究

在Gleeble－3500型热加工模拟试验机上进行了GH4169镍基合金的高温压缩试验,变形温度为980℃～1100℃、应变速率为0,01s^-1、0,1s^-1、1s^-1、10s^-1,变形程度为50％。通过绘制真应力一真应变曲线,研究了GH4169镍基高温合金高温下的流变应力行为。结果表明：GH4169是应变速率和变形温度敏感型材料,变形温度升高和应变速率减小使流变应力显著减小;在变形的初始阶段,流变应力迅速增加,在到达峰值后,随着应变的增加,流变应力逐渐下降,并趋于一稳定值。采用简化后的双曲正弦模型Arrhenius方程,建立了GH4169高温条件下的本构方程,运用该方程计算出的峰值应力与试验测量值相比,拟合度达到了95.95％。     

Incone1718镍基高温合金的切削性能仿真

在考察Inconel718镍基高温合金的化学成分和有关性能的基础上,通过Deform-3D软件对其进行车削仿真,分析影响Inconel718镍基高温合金切削性能的主要因素,给出其最佳的切削速度、进给量和背吃刀量的组合.研究了不同换热系数和刀-屑摩擦因数对Inconel718镍基高温合金切削性能的影响,找到了恰当的冷却润滑方式.     

GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳性能

对国产GH4169镍基高温合金进行了总应变控制的高温低周疲劳试验,研究了其疲劳性能,分析了断口形貌。结果表明:试验合金具有较好的高温低周疲劳性能,与进口Inconel 718镍基合金的相近,但在较低的总应变范围下比Inconel 718合金的疲劳寿命要低;该合金在不同总应变范围下都表现出明显的循环软化行为;合金试样的疲劳断口呈多裂纹源性,疲劳源数量随总应变范围的降低和疲劳寿命的延长而减少;疲劳裂纹都萌生于表面,穿晶扩展到一定径向深度时,会出现沿晶扩展特征。     

铝型材非稳态挤压有限体积法模拟关键技术研究与应用

采用Euler网格和有限体积法(FVM),建立了铝型材非稳态挤压过程的数值模拟模型,研究了相应的关键技术。利用SIMPLE算法迭代计算得到速度场和压力场,继而计算获得等效应变速率、温度等物理场量;根据上述场量,结合铝型材热挤压的本构方程,进行动力粘度的迭代与刷新;利用VOF(volumeoffluid)方法追踪材料的流动前沿;利用“移动网格技术”解决挤压杆移动所造成的边界移动问题;利用时间步长的自动调整保证模拟的稳定性和高效性。开发了铝型材非稳态挤压有限体积法数值模拟程序,并对典型铝型材挤压过程进行了模拟,验证了所建立的铝型材非稳态挤压过程有限体积法模型及其关键技术的可行性。     

2519铝合金管材热挤压过程的数值模拟

在获得不同变形温度和应变速率下2519铝合金的压缩真应力-应变曲线的基础上,采用DEFORM-2D软件对2519铝合金管材的热挤压成形过程进行了数值模拟,获得了在挤压不同阶段中变形材料的应力、应变和温度场的分布及挤压力的变化规律.结果表明:挤压力模拟值与经验公式计算值相差约10%,模拟结果与计算结果较接近;生产中应严格控制该合金的挤压速率(《5 mm·s-1),以防止产生过烧现象.     

Inconel 718镍基高温合金车削切削力和切削温度分析

为探究切削参数对难加工材料Inconel 718镍基高温合金切削力和切削温度的影响规律,基于田口法对Inconel 718材料进行正交切削仿真试验,采用单因素分析方法、灰关联度分析方法对比分析切削三要素对切削力、切削温度的影响,研究结果为Inconel 718镍基高温合金高效切削加工提供理论支撑。     

GH4169合金塑性变形行为及加工图

通过GH4169合金的热模拟压缩实验,研究了变形工艺参数对GH4169合金高温变形时流动应力的影响规律,建立了GH4169合金高温变形时的加工图,结果表明：变形温度升高和应变速率减小使GH4169合金高温变形时峰值流动应力和稳态流动应力显著降低;GH4169合金高温变形时存在三个非稳定区域,第一个区域的变形温度在970～1030℃之间,应变速率在10．0～50．0s^-1之间;第二个区域的变形温度在930～940℃之间,应变速率在0．15～7．Os^-1之间;第三个区域的变形温度在930～960℃之间,应变速率在7．0～50．0s^-1之间的区域。     

精密切削加工Inconel718镍基高温合金的涂层硬质合金刀具磨损试验研究

Inconel718镍基高温合金适用于高温高压、高频应力应变及腐蚀环境,被广泛应用于核电、航天、航空等领域.针对核级Inconel718镍基高温合金开展精密切削加工试验,研究不同工艺参数对涂层硬质合金刀具磨损的影响.结果 表明:涂层硬质合金刀具前后刀面极易发生磨损,出现月牙洼磨损、沟槽磨损以及崩刃;车削三要素中进给量对后刀面磨损量VB的影响最为明显,随着进给量的增大,后刀面磨损量VB逐渐减小.     

新型TA32钛合金板的高温拉伸变形行为

在变形温度650～850℃、应变速率0.001～0.100s-1条件下对TA32钛合金板进行高温拉伸试验,研究了变形温度和应变速率对合金高温拉伸变形行为的影响;基于修正的Hooke定律和Grosman方程建立TA32钛合金的高温流变本构方程并进行试验验证。结果表明:TA32钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,变形温度的升高和应变速率的降低均会使流变应力减小;在变形温度650℃、应变速率0.100s-1下,合金的抗拉强度为680 MPa,约为常温抗拉强度的80%,合金仍具有较高的强度;当变形温度由750℃升至850℃时,合金伸长率的增长幅度和强度的下降幅度均较明显,合金塑性较好;采用建立的高温流变本构方程计算得到的真应力-真应变曲线与试验结果基本吻合,其相关系数和平均相对误差分别为0.979 4和11.1%,该本构模型可较好地描述TA32钛合金的高温拉伸变形行为。     

基于ABAQUS的Ti5553合金等径转角挤压过程有限元分析

针对非等温条件下Ti5553合金等径转角挤压过程这一多因素影响的复杂问题,对不同的摩擦系数、挤压速度、挤压温度下,被挤压试样的应力大小和分布以及等效应变情况分别进行了研究,对Ti5553合金高温变形行为、有限元分析的关键技术、等径转角挤压的原理和方法进行了归纳,给出了Ti5553合金等径转角挤压过程有限元分析的模型参数,建立了等径转角挤压的三维模型,利用ABAQUS软件自带的点迹跟踪方法对不同摩擦系数、挤压速度和挤压温度下3个特征点的等效应变曲线的变化进行了跟踪。研究结果表明,试样在接近转角处时等效应变开始发生,并在转角处迅速增加到最大;随着摩擦系数、挤压速度的增加,等效应变发生时间均提前;P2点的等效应变受挤压温度和挤压速度的影响较大。     

Zr基块体非晶合金在过冷液态区微正挤压实验研究

为了研究Zr55Cu30Al10Ni5大块非晶合金在过冷液态区内的微正挤压变形行为,采用不同尺寸非晶合金圆柱形棒料在不同长度凹模工作带下进行了微正挤压实验。实验结果表明：所选非晶合金在成形温度450℃、初始应变速率0.001～0.01s-1的条件下正挤压是可行的;随着坯料尺寸减小,其单位挤压力和挤出胀大比均增大,且挤压成形力表现出不同的变化趋势;坯料在短凹模中的单位挤压力和挤出胀大比分别大于在长凹模中的单位挤压力和挤出胀大比。     

基于高温铸坯蠕变规律的连铸坯幂函数连续矫直法

根据国内外近年来高温铸坯蠕变规律研究成果,建立了矫直区内铸坯变形的数学模型,由此推导出矫直区内铸坯连续矫直曲线方程。辊列按照该矫直曲线布置,完全满足高温铸坯蠕变变形规律。矫直区内的铸坯在中间段实现了等应变速率变化规律,起始段和末尾段实现幂函数形式的应变速率变化规律。利用实验辊列装置对该矫直曲线进行了实验研究,采用一种常温完全蠕变锡铋合金代替高温铸坯,对实验铸坯所受矫直力与铸坯应变进行测量,所测结果与理论计算结果相吻合。     

Ti2AlNb合金的高温拉伸变形行为

在变形温度为750~950℃、应变速率为0.1~0.001s-1下进行Ti2AlNb合金高温拉伸试验,研究了温度和应变速率对其抗拉强度和伸长率的影响,建立了高温变形条件下的应力-应变本构模型。结果表明:Ti2AlNb合金是温度和应变速率敏感性材料,随着温度的升高或应变速率的降低,合金的抗拉强度下降,伸长率升高;通过修正Hooke定律和Grosman方程所建立的Ti2AlNb合金热成形本构方程,其计算得到的流变曲线和试验曲线较吻合,可用于表征Ti2AlNb合金的高温变形行为。     

镍基单晶高温合金在980℃以上稳态蠕变行为及相应的显微组织

研究了一种镍基单晶高温合金在高温(高于980℃)蠕变时的稳态蠕变行为与相应显微组织的关系。结果表明:筏形组织是稳态蠕变变形的重要特征,较短的初始蠕变阶段和较高的界面位错网密度有利于稳态蠕变变形。     

镍基高温合金加工研究

简要介绍了镍基高温合金的物理性能和加工性能;进而介绍了国内外镍基高温合金切削加工的研究成果,主要分析重点集中在刀具材料的选择及切削性能的研究等方面;最后介绍了Inconel617切削加工性能和小孔加工工艺。