高强TA18钛管微观织构对拉伸力学性能与弯曲成形性能影响研究

目的 揭示高强钛管微观织构强度与宏观各向异性指标CSR值的定量关系,阐明微观织构对钛管拉伸力学性能与弯曲成形性能的影响,为高强钛管冷轧微观织构及性能精确调控奠定重要基础。方法 选取不同轧制工艺条件下获得的高强钛管进行单向拉伸测试及EBSD表征,分析微观织构对管材拉伸力学性能的影响;选取具有典型微观织构分布状态和CSR值的高强钛管进行数控绕弯试验及成形质量测试。结果 单向拉伸力学性能测试结果表明,当CSR值为0.65~2.43时,随着CSR值的增大,颈缩阶段管材的应变与整体伸长率不断增大;数控绕弯试验结果表明,当高强钛管CSR值从1.27提高到1.48时,其断裂前最大弯曲角度从20°提高到110°,当CSR值增大到1.71时,可以成功实现120°的弯曲,并且随着CSR值进一步增大到2.14,弯管件的截面畸变率和壁厚减薄率不断减小。结论 建立了可以准确描述宏观CSR与微观织构强度指标之间定量关系的双曲函数表达式,高强钛管径向织构强度的增强会提升高强钛管变形过程中抗壁厚减薄的能力,并有利于管材弯曲成形质量的提升。     

考虑材料参数变化的高强钛管数控弯曲回弹行为研究

目的研究钛管数控弯曲回弹角、回弹半径的变化规律,揭示回弹角和回弹半径变化特征的形成机制。方法基于有限元软件平台,建立考虑收缩应变比-弹性模量变化的Ti-3Al-2.5V钛管数控弯曲成形及回弹全过程的有限元模型。结果回弹角随弯曲角和相对弯曲半径的增加而增加;回弹半径在弯曲角小于30°时,随弯曲角的增加而先变化很小,后显著增加;弯曲角大于30°时,回弹半径随弯曲角的增加而逐渐减小。回弹半径随相对弯曲半径的增加而增加。弯曲角越大,应力分布区域越大,回弹变形越大;相对弯曲半径越大,弯管中处于弹性变形的区域占总变形区域的比例较大,回弹变形越大。结论考虑两参数变化时对回弹角和回弹半径的变化趋势无显著影响,但获得的回弹角和回弹半径均大于忽略两参数变化时的值;考虑收缩应变比-弹性模量变化时,弯曲变形区沿外脊线的拉应力大于忽略两参数变化时的拉应力,卸载回弹时,管材发生大的弹性恢复,表现为回弹角和回弹半径的增加。     

高强 TA18 钛管连续整体多弯成形精度控制

目的研究获得基于多指标的高强TA18钛管整体多弯管件成形精度控制的方法。方法在获得高强TA18钛管数控弯曲非线性回弹和伸长规律的基础上,研究回弹角、回弹半径的补偿方法和伸长控制方法,其次将获得的成形精度控制方法进行多弯模拟应用验证。结果对于回弹角和回弹半径,采用先补偿回弹半径再补偿回弹角的两水平顺序控制方法;对于弯曲伸长,采用预先减少管材下料尺寸和改变弯头位置来控制回弹后直线段长度的控制方法。结论应用上述控制方法,将多弯模拟结果与预成形管件几何尺寸进行对比,获得成形角度、半径和直线段长度的最大相对误差分别为1.00%,5.51%和5.04%。上述误差满足多弯管件装配精度要求,证明所提出的成形精度控制方法是可靠的。     

TA18钛合金管CSR的测量

探讨TA18合金管收缩系数（CSR）测量的基本原理和试验方法，为同类管材CSR的测定提供了参考价值。     

基于自由弯曲技术的6061铝合金管的弯曲成形性能研究

目的 对6061铝合金管开展三维自由弯曲成形的研究。方法 对不同弯曲半径的铝合金管进行了弯曲模拟成形,并根据模拟结果对铝合金管进行实际成形研究。结果 根据对6061铝合金管进行的弯曲半径为60, 70, 80 mm的有限元模拟成形结果,发现管材壁厚中性层向弯曲外侧发生明显偏移,且弯曲半径越小,向弯曲外侧的偏移量越大;管材内侧管壁增厚,最大增厚为17.2%,管材外侧壁厚减薄,最大减薄不超过4%,发现随着弯曲半径的减小,管材内侧增厚愈发明显,而减薄变化较小,同时对管材截面畸变进行分析,发现最大椭圆度不超过8%;通过对比模拟结果、实验结果与设计模型,发现管材模拟的弯曲半径最大偏差不超过8%,实验结果则不超过6.5%,而管材模拟的弯曲角度最大偏差不超过4.5%,实验结果则不超过3%,同时发现当弯曲较小时,内侧发生明显起皱,而弯曲外侧也有轻微壁厚减薄导致的畸变缺陷,这与模拟结果吻合。结论 管材壁厚中性层向弯曲外侧偏移与自由弯曲系统轴向推力PL有关,轴向推力使得管材的受压区域增加,而受拉区域减小,导致壁厚中性层外移;实验结果与模拟结果相吻合,验证了模拟对实验成形指导的可靠性。     

单道次ECAP纯铝织构演变的有限元模拟

利用晶体塑性有限元(Crystal Plasticity Finite Element,简称CPFE)子程序和ABAQUS商业软件对多晶体纯铝等径弯曲通道(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)变形进行了细观三维计算机模拟,获得多晶体纯铝在ECAP变形后各晶粒的取向分布数据,并据此得到晶粒取向的ODF图及极图.通过对结果的分析,初始晶粒取向随机分布的多晶体纯铝在ECAP单道次变形后,靠近模具内角的试样和靠近模具外角的试样由于形变的方式不同而形成了不同的织构形态,靠近模具内角的试样形成剪切织构,靠近模具外角的试样形成扭转织构.因此多晶纯铝在通道夹角Ф=90°、外圆角Ψ=20°模具中的ECAP变形并不是通过理想的纯剪切变形实现的.     

高强钛合金环形管热推弯曲工艺研究EI北大核心

钛合金环形管是航天、航空、兵器、石油化工等行业的特殊部件,用它制成的钛环形气瓶具有轻质、无磁、耐腐蚀、结构紧凑等显著优点,在航天航空领域有着广泛的应用前景。本工作着重研究了高强Ti-26合金管材在热推弯曲成形过程中,推制温度、推制速度等工艺参数对环形管成形质量的影响规律。结果表明环形管质量对温度最为敏感,为主要影响因素,随着加热温度升高,钛合金环管腹部增厚,直径偏大,弯曲半径收缩;推制温度过高,容易出现起皱。推制速度和感应线圈工况对成型质量也有很大影响。高强Ti-26合金环形管较优的成型工艺条件为:成型温度800℃左右,推制速度在1.25~1.92mm/s之间。     

TA18管周期式冷轧过程的有限元模拟

基于DEFORM-3D有限元分析软件,对TA18钛合金管材周期式冷轧成形过程进行了数值模拟,建立了管材周期式冷轧成形弹塑性有限元模型,通过对给定条件下管材周期式冷轧成形过程的研究,获得了轧制过程金属流动情况、应力场的分布及变化规律,以及成形载荷-行程曲线,进而揭示了管材周期式冷轧成形规律,为管材周期式冷轧工艺的优化设计提供了参考。     

高强Ti-IF钢铁素体区热轧和冷轧过程织构演变规律

为了揭示铁素体区热轧、冷轧和退火过程中高强Ti-IF钢中织构的演变过程,采用X射线衍射仪研究了铁素体区热轧及随后的冷轧和退火织构的特点.研究表明,在铁素体区热轧后,表面和中心面的织构类型和强度不尽相同,表面上的主要织构组分是剪切织构{110}<001>,而中心面上的主要织构组分是{001}<110>～{223}<110>和{111}<110>,由于织构的遗传性,冷轧和退火后的织构在表面和中心面上也不相同;经不同压下率冷轧后,织构变化趋势一致,表面上{110}<001>组分消失,{001}<110>成为最强组分,而中心面上最强组分由{001}<110>沿α取向线向{112}<110>偏移,冷轧织构由α织构和γ织构组成;退火后,表面上织构的变化与以往结论有所不同,{001}<110>～{112}<110>组分减弱,而γ取向线上的{111}<123>组分增强,{111}<112>和{111}<110>减弱.     

圆管弯曲加工过程的数值模拟

采用显式有限元分析软件LS-DYNA,对于圆形钢管的弯曲加工过程进行数值模拟.圆管弯曲加工模型是常见的回转引伸弯曲加工方式,并在分析模型中考虑了阻止钢管在弯曲加工过程中起皱和截面扁平化的芯轴,以及为了防止钢管弯曲的外侧的壁厚过分减薄在钢管的末端加上压力.通过数值模拟得到管壁的最大减薄和增厚部位,并讨论了芯轴的摩擦系数和钢管末端的压力对管壁厚度变化的影响.     

退火制度对TA18钛合金管材力学性能的影响

通过对TA18钛合金管材在不同工艺制度下的退火实验,得出去应力退火温度、保温时间等工艺参数对成品管材退火后力学性能的影响,并从理论上分析讨论了产生这种影响的原因,从而得到TA18钛合金管材的最佳退火制度。     

显微组织对TA15合金高温拉伸性能的影响

研究了显微组织变化对TA15合金500℃高温拉伸性能的影响。结果表明:初生α相含量增加、α相方向性增强、次生α片变厚及β晶粒尺寸变粗大等显微组织的变化,可使TA15合金500℃高温抗拉强度降低,最大降幅达90MPa以上。研究表明,随初生α相含量增加,增多了晶界数量,而随温度升高晶界强度比晶粒强度下降快,导致高温抗拉强度随初生α相含量增加而降低。     

TA15钛合金高温变形行为研究

通过热模拟压缩试验,研究了TA15钛合金的高温变形行为。结果表明:应变速率较小时,变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小;应变速率较大时,变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。变形温度较低时,应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大;变形温度较高时,应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。同时,还建立了TA15钛合金高温变形时的流动应力本构方程,方程的计算值与实验数据吻合较好。     

退火热处理对TA15钛合金组织性能的影响

研究了不同的退火热处理制度对TA15钛合金显微组织、室温拉伸性能、高温拉伸性能、室温冲击韧性及硬度的影响。结果表明：在相变点以上温度退火,合金具有较高的室温、高温强度,但室温塑性、高温塑性、室温冲击韧性较低;在相变点以下温度退火,合金的室温、高温断裂强度在860℃退火时出现峰值,而室温塑性、高温断面收缩率和室温冲击韧性则随着退火温度的升高而提高;同单重退火相比,双重退火、三重退火对提高合金性能的作用不大。     

TA1钛合金单搭自冲铆接头微动磨损机理

对TA1钛合金单搭自冲铆接头进行疲劳实验研究接头失效形式;用扫描电子显微镜和X射线能谱线扫描研究铆钉各部位微动磨损程度的差异和接头微动磨损机理;采用威布尔分布验证数据有效性.结果表明:接头疲劳失效形式主要为上板断裂,高周疲劳均为上板断裂,低周疲劳为上下板混合断裂;微动磨屑包含氧、钛、锌和锡元素,铆钉头部微动磨损程度高于铆钉腿部.微动磨损区出现严重脱层、微动磨屑堆积和微裂纹萌生等现象,随着微动磨损及剪切力共同作用导致接头断口部位出现大量微裂纹并逐步沿深度和宽度方向扩展为宏观裂纹,最终导致接头疲劳失效.     

TA1钛合金单搭自冲铆接头微动磨损机理

对TA1钛合金单搭自冲铆接头进行疲劳实验研究接头失效形式;用扫描电子显微镜和X射线能谱线扫描研究铆钉各部位微动磨损程度的差异和接头微动磨损机理;采用威布尔分布验证数据有效性。结果表明:接头疲劳失效形式主要为上板断裂,高周疲劳均为上板断裂,低周疲劳为上下板混合断裂;微动磨屑包含氧、钛、锌和锡元素,铆钉头部微动磨损程度高于铆钉腿部。微动磨损区出现严重脱层、微动磨屑堆积和微裂纹萌生等现象,随着微动磨损及剪切力共同作用导致接头断口部位出现大量微裂纹并逐步沿深度和宽度方向扩展为宏观裂纹,最终导致接头疲劳失效。