TATB造型颗粒模压结构演变的X射线层析成像

利用X射线层析成像技术结合内置变形材料的形变特征,研究了TATB造型颗粒压制过程中颗粒变形和结构演变。CT图像显示:中部颗粒主要发生向下的压实变形,模具壁附近颗粒向下压实同时还会发生拱起变形;孔隙率变化主要发生在压制初期,即0~10 MPa压力下,上、中、下各部位(分别距顶面5,20,35 mm处)孔隙率分别减少了73%,62%和58%,压制各阶段孔隙率沿轴向由上至下递增;颗粒主要在压制方向(轴向)发生位移,模具与颗粒间的摩擦力大于颗粒间摩擦力,中部的颗粒向下发生较大位移。结果表明,X射线层析成像可无损表征造型颗粒受压过程内部结构演变,颗粒形态变化和相互接触关系揭示了受压颗粒间作用模式,颗粒位移间接反映了炸药内部应力传递情况。     

圆环坯料约束镦粗载荷理论解析与仿真研究

引入结构参数进行镁合金圆环约束镦粗过程中成形载荷理论解析与仿真研究。结果表明:随摩擦因数的增大和结构参数的减小,成形载荷均呈现增大趋势;当恒定结构参数为0.37和应变速率为0.1 s-1,随变形温度升高,约束镦粗过程中的载荷曲线呈现整体降低趋势;当恒定温度为380℃和应变速率为0.1 s-1,不同毛坯结构下成形载荷随时间变化呈现成形载荷升至峰值之前,随坯料的结构参数减小呈下降趋势,而成形载荷升至峰值后出现波动下降趋势。     

圆环坯料约束镦粗载荷理论解析与仿真研究

引入结构参数进行镁合金圆环约束镦粗过程中成形载荷理论解析与仿真研究。结果表明：随摩擦因数的增大和结构参数的减小,成形载荷均呈现增大趋势;当恒定结构参数为0.37和应变速率为0.1 s-1,随变形温度升高,约束镦粗过程中的载荷曲线呈现整体降低趋势;当恒定温度为380℃和应变速率为0.1 s-1,不同毛坯结构下成形载荷随时间变化呈现成形载荷升至峰值之前,随坯料的结构参数减小呈下降趋势,而成形载荷升至峰值后出现波动下降趋势。     

Ti3AlC2/Al复合材料的制备及性能

采用Ti、Al和C元素粉末为反应原料,通过机械合金化(MA)和热处理法制备出高纯度三元碳化物Ti3Al C2陶瓷粉体。将Ti3Al C2作为增强相添加到金属Al中,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备出Ti3Al C2/Al复合材料,研究烧结温度对复合材料的相对密度、硬度和摩擦因数的影响。结果表明:随烧结温度的增加,复合材料的相对密度和硬度也随之增加,当烧结温度为550℃,复合材料的相对密度和硬度分别为97%和180HV;复合材料的摩擦因数随烧结温度升高而逐渐变小,当烧结温度为500℃,摩擦因数达到最低值,约为0.186 9,烧结温度继续升高,摩擦因数反而变大。     

高效燃烧合金材料制备及产品成形技术研究

确定燃烧材料的选材方案,对高效燃烧合金颗粒的表面改性处理技术进行试验研究,分析压制成形过程中高效燃烧合金颗粒的运动、变形及产品密度、尺寸和强度的影响因素。研究表明,高效燃烧合金颗粒对汽油、煤油、天然植被和棉织等具有引燃功能,改性处理后高效燃烧合金颗粒的引燃温度有所提高,双向压制可以改善高效燃烧合金制品的密度和强度。     

氮化铝颗粒表面镀铜及其增强铜基复合材料

为了改善AlN颗粒与铜基体之间的界面结合状况,采用化学镀的方式在AlN颗粒表面包覆铜。将表面镀铜的AlN颗粒与未镀铜的AlN颗粒采用粉末冶金工艺与铜制备成不同体积分数的AlNp/Cu系列复合材料。比较了镀铜AlNp/Cu与未镀铜AlNp/Cu复合材料的相对密度、硬度、屈服强度、导电性能及摩擦磨损性能。结果表明,AlN颗粒表面镀铜增加了与基体的界面结合强度,使复合材料在相对密度、硬度、屈服强度、导电性能及摩擦磨损性能等方面均有不同程度的提高。     

Ti3SiC2/Al复合材料的制备及性能分析

采用放电等离子烧结(SPS)的方法在500、550℃和30 MPa的条件下,烧结制备以Ti3SiC2为增强相的Ti3SiC2/Al复合材料,研究增强相的体积分数(1%~10%)和烧结温度对复合材料的组织结构、密度、硬度和摩擦性能的影响。研究表明:Ti3SiC2能够有效增强Al,当烧结温度为550℃、Ti3SiC2体积分数为5%时,增强效果最佳,复合材料的相对密度和维氏硬度达到99.5%和29.8;摩擦因数随Ti3SiC2含量的增加呈先下降后上升的趋势;当Ti3SiC2体积分数为5%时磨损机理主要以磨粒磨损为主,摩擦因数达到最小值,约为0.3。     

烧结压力对β-SiC_p/Cu复合材料组织结构及热物性的影响

对β-SiC颗粒表面进行化学镀铜处理,镀铜后SiC复合粉体与铜粉均匀混合。利用热压烧结技术制备β-SiCp/Cu电子封装复合材料,分析了烧结压力对β-SiCp/Cu复合材料的显微组织结构、相对密度和热膨胀系数的影响规律。结果表明:SiC颗粒表面均匀包覆铜,热压烧结后SiC颗粒在复合材料中分布均匀;当烧结温度为730℃,随着烧结压力的增大,体积分数为50%的β-SiCp/Cu复合材料的相对密度逐渐增大,热膨胀系数逐渐升高,热导率逐渐增大。     

镁合金等径角挤压过程有限元模拟

通过等径角挤压可以细化镁合金晶粒。利用非线性有限元软件MSC.Marc对镁合金的ECAE变形过程进行有限元模拟,获得等效应变和等效应力分布规律,分析挤压力随变形时间的变化和摩擦对ECAE变形的影响。结果表明:挤压力-变形时间曲线可以分为快速增加阶段,慢速增加阶段和稳定阶段;等效应力分布很不均匀,模具拐角对应的区域等效应力最大;试样中部的等效应变值,大于顶部和底部;摩擦会导致变形不均匀。     

冲击载荷下Al-Mg-Si-Cu铝合金的变形行为及本构模型

使用分离式霍普金森压杆(SHPB)对Al-0.59Mg-0.58Si-0.2Cu(质量分数/%)铝合金进行室温下、应变率为(800～5 200)s-1的高速冲击试验,分析其变形行为,并确定Johnson-Cook本构方程。结果表明:Al-Mg-Si-Cu铝合金在室温高速冲击变形过程中,应力不随应变率增加而增加;当应变率为800、2 500、3 100 s-1,应变为0.08时,随着应变率的增加,织构类型发生改变,平均斯密特因子和应力减小;确定Al-Mg-Si-Cu铝合金的J-C本构方程,本构拟合结果与试验结果吻合。     

Ti3AlC2增强铜基复合材料的摩擦磨损特性分析

采用放电等离子烧结(SPS)法在烧结温度为800~900℃和轴向压力为35 MPa的条件下,将Ti3Al C2作为增强相添加到Cu基体中烧结制备Ti3Al C2/Cu复合材料,研究增强相含量(5%~20%)和烧结温度对复合材料的组织结构、密度、硬度和摩擦性能的影响。研究表明:Ti3Al C2可以有效增强铜基体,当Ti3Al C2的体积分数为20%、烧结温度为900℃时,增强效果最佳,此时复合材料的硬度和摩擦性能最好,显微硬度值和摩擦因数分别为176HV和0.39;当试验载荷为100 N时,复合材料随着添加相Ti3Al C2含量的增加其磨损机制也发生变化。     

冷滚打工艺参数对成形力及金属变形影响研究

冷滚打成形技术是一种常温状态下的金属体积成形技术,主要应用于零件外齿的成形。为分析工艺参数对成形过程中成形力和金属变形情况的影响规律,依据冷滚打成形原理和工艺特点,选取关键工艺参数,进行块体材料齿槽冷滚打成形试验和仿真。通过试验和仿真,研究成形过程中成形力和金属变形情况,解释在不同滚打方式下成形力的变化特点,阐明冷滚打成形工艺下金属的变形特点和成形缺陷产生的原因,讨论不同工艺参数对齿槽冷滚打成形成形力和成形质量的影响规律。结果表明：顺打时成形力小,逆打时成形力较稳定,不同滚打方式对成形精度影响不大;适当提高滚打密度有利于降低成形力并提高成形精度;相同滚打密度下主轴转速增大会增大成形力并诱发成形缺陷的发生。     

注射成形钨合金材料的制备与性能研究

用注射成形的方法制备钨合金材料(95W),对其抗拉强度、延伸率、冲击韧性、硬度和密度进行测试,采用扫描电镜观察材料的显微结构和断口形貌,用电子探针对材料的元素组成进行电子能谱分析,并与压制烧结方法制备的钨合金材料性能进行比较。结果表明,脱脂不完全造成的残碳使MIM钨合金材料的拉伸强度和冲击韧性略低于压制烧结法制备的材料,脱脂时微粒的相对移动导致MIM材料的密度略高于压制烧结工艺制得的材料。     

PBX压制过程中细观力学行为的二维数值模拟

应用圆形近似,建立了炸药颗粒随机分布的细观力学模型。进行了基于物质点法的奥克托今(HMX)基高聚物粘结炸药(PBX)炸药压制过程中力学行为的数值模拟。重点分析了压制过程中体系的应力和温度的变化以及晶体颗粒的变形。模拟结果表明,压制过程可以分为整合和巩固两个阶段。在整合阶段,颗粒受到压力而重新排列,应力产生于颗粒与压缩面的接触部分,并形成了多条的应力链。应力链沿炸药颗粒间的接触面向上和向下传播,体系在受力的过程中温度逐渐升高,体系局部最大温升为10K。体系进入巩固阶段的塑性形变过程后,内部应力梯度减小,同时体系内部明显存在温差,最大温差为20K。     

锻造W_p/2024Al复合材料的轧制研究

对锻造后的Wp/2024Al复合材料坯料进行轧制研究。研究Wp/2024Al复合材料的密度、硬度和显微组织随轧制变形量的变化,分析轧制后的复合材料物相。研究表明,在轧制过程中锻造Wp/2024Al复合材料存在一个致密,变疏松,再致密最后趋于稳定的变化过程。而且,在热压过程中没有新相生成。在轧制初期,明显改善了热压和锻造过程中W颗粒分散不均匀的现象。轧制中期,随着W颗粒在铝合金基体中的流动受阻,发生W颗粒团聚现象。轧制后期,主要发生W颗粒的破碎。     

基于热加工图的深盲孔筒体热冲压工艺优化

针对厚壁、深盲孔筒体传统生产过程壁厚差较大造成材料利用率较低、生产成本高等问题,以降低承载载荷,减小壁厚差为目标,通过热加工图及有限元数值模拟对热冲压工艺进行优化.开展热模拟试验获取50SiMnVB真应力-应变曲线,建立热加工图,确定工艺参数选择范围;有限元数值模拟,以冲头速度、始锻温度、摩擦因数为参变量,以最小成形力为目标,进一步对工艺参数优化,进行验证.结果表明:冲头速度为50 mm/s、始锻温度为1150℃、摩擦因数为0.3是最佳工艺参数;用该工艺参数制备的20件构件壁厚差均小于1 mm,证明优化工艺有效降低成形载荷、减少壁厚差、提高利用率.     

某型炮射导弹膛内运动时期药柱的应力应变分析

炮射导弹发射过程中承受上万个g的过载,固体推进剂药柱的应力应变分析极为关键.文中采用有限元方法对药柱在发射过程中的应力应变进行数值模拟,分别对比研究轴向过载、旋转载荷和药柱-挡药板之间摩擦对药柱整体最大von Mises应力和最大应变变化的影响规律.结果表明,考虑旋转和药柱-挡药板之间摩擦的情况下,药柱整体最大yon Mises应力和最大应变都显著增加,而且药柱-挡药板之间摩擦将直接影响药柱最大von Mises应力和最大应变发生的区域.     

镁合金板料热拉深成形数值模拟研究

分别利用用户子程序二次开发方法和直接输入应力应变实验数据方法,在ABAQUS软件中获得镁合金材料模型进行镁板热拉深成形极限数值模拟研究。研究得出:镁合金板料极限拉深高度在一定范围内随凸凹模圆角的增大、凸模与板料间摩擦因数的增大、温度的提高而增大,随凹模、压边圈与板料间摩擦因数的增大、拉深速度的提高而减小,而随压边力的增大先是增大后来减小,最佳压边力为7500N左右。研究结果表明:本文提出的含非常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型能较好地预测流变应力,通过二次子程序开发方法在ABAQUS软件中加入自己的材料模型是切实可行的。     

Al-0.2Sc-0.04Zr超耐热变形铝合金高温流变行为

在应变速率为0.001~5 s~(-1)、变形温度为440~600℃条件下,在Geeble-1500D热模拟试验机上对Al-0.2Sc-0.04Zr(质量分数/%)变形铝合金开展单向热压缩试验,研究其高温流变行为。结果表明:流变应力随变形温度的减小和应变速率的增加而增大,应力曲线经历线性-硬化阶段、抛物线-动态回复阶段、完全动态再结晶-稳态变形阶段;压缩变形后试样中间部位的组织呈条带状,晶粒沿垂直于压缩方向被压扁和拉长,再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高和应变速率的减小而增大;建立的Z参数-Arrhenius型本构方程对Al-0.2Sc-0.04Zr合金峰值应力的预测平均相对误差率仅为7.428%;该合金较高的热变形激活能(642.575 kJ/mol)和应变指数(13.810 5)与第二相粒子Al3(Sc,Zr)有关。     

单向温模压TATB基高聚物粘结炸药X射线微层析成像

利用X射线微层析成像技术获得了单向温模压TATB基高聚物粘结炸药微细结构的全三维信息。松装颗粒经升温软化、压制、摩擦仍完整并以不同形态保存下来。压制后的颗粒典型形态径向呈多边形、轴向呈扁长形并与径向有明显夹角。轴向与径向颗粒形态分布揭示了力学响应与内摩擦机制。X射线微层析成像提供了无损侵入非均质材料内部的分析方法,能探测颗粒材料压制排列方式及其高密度界面层。