钛合金薄壁零件数控热拉伸蠕变复合成形研究进展

数控热拉伸蠕变复合成形是一种精确成形钛合金薄壁零件的新技术。该技术采用自阻加热等加热方法将先进轻质钛合金薄壁板材或型材坯料加热至热成形温度后进行数控热拉伸弯曲成形,然后适量补拉工件,接着在保温阶段保持工件贴模使材料蠕变,工件内应力发生在线松弛,从而达到减小回弹,提高零件成形精度的目的。系统介绍了钛合金薄壁零件数控热拉伸蠕变复合成形新技术的研究现状、工艺原理、关键装备、工艺技术及其优缺点,并指出了这种新技术的未来应用前景     

铝合金2324蠕变时效成形试验研究

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。文章以可时效强化型铝合金2324为研究对象开展蠕变时效成形试验,考察了厚度、弹性预变形量、时效时间和温度的综合效应对成形曲率半径和材料性能的影响规律,并通过正交多项式回归分析,建立了回弹率与4个试验因素之间的回归方程,为实际工艺参数的优化以及回弹预测提供参考。     

工业TC4板材热变形性能及微观组织研究

通过高温拉伸试验,研究拉伸参数对TCA高温变形行为的影响。结果表明：该材料在保温时间为15min,拉伸温度为900℃,初始应变速率为5×10^-3S^-1条件下可获得最佳的热变形性能。工业生产时,可将保温时间延长至30min,将温度提高至900～920℃,初始应变速率增加到1×10^-3～1×10^-2S^-1范围内。采用OM和SEM分析了保温时间、初始应变速率和温度对微观组织的影响,并对不同变形阶段的组织演变和不同温度条件下的断口形貌进行了分析。研究结果表明：可适当增加保温时间和变形温度,使工件在高速率范围内成形,提高零件的生产效率,并从微观组织方面研究了存在该变形条件的内在原因。     

变形条件和保温时间对TC4组织变化的影响

针对热冲压工艺采用的普通TC4板料,在MTS高温拉伸试验系统上开展相同温度、不同初始应变速率和保温时间的恒速拉伸试验,分析保温时间对流动应力和断后延伸率的影响,确定该材料最佳的保温时间。采用光学显微镜研究了不同保温时间、相同保温时间下不同初始应变速率和最佳保温时间下不同变形阶段的微观组织演变,并提出平均晶粒度增大速率概念,利用其定量化分析保温时间对微观组织的影响。     

新能源汽车空心电机轴复合成形工艺数值模拟及优化

基于SimuFact模拟分析软件，对新能源汽车空心电机轴复合成形工艺的多工序进行数值模拟分析与优化。研究结果表明：在热挤压成形过程中，等效塑性应变主要集中在靠近凸模前端的位置，材料沿轴向两端流动；经过径向锻造后，电机轴空心段的等效塑性应变沿直径方向先减小后增大，台阶段的等效塑性应变沿直径方向逐渐增大。经正交实验优化后的冷径向锻造工艺参数为：锤头相对转角为18°、锤头下压量为1.0 mm、锤头入模角为22°、坯料进给量为1.0 mm。在此基础上，成功地研制出一种通过热挤压结合冷径向锻造复合成形的新能源汽车空心电机轴，并分析了复合成形工艺对空心电机轴的微观组织及晶粒细化的影响。     

TA15钛合金应力松弛行为研究

对TA15钛合金进行了高温单向拉伸试验,获得了试验用板材在不同温度和应变速率下的力学性能。在此基础上,开展了板材高温应力松弛试验,得到了该材料在600、650、700和750℃这4个典型温度下的应力松弛曲线。研究了温度对TA15钛合金应力松弛行为、松弛应力和松弛应变的影响,获得了应力松弛速率与时间的变化关系。结果表明:温度越高,保温时间越长,试样在卸除外载荷后,松弛应力和松弛应变较小。且温度范围700~750℃,保温时间5~8 min时,回弹消除彻底和高效,为降低回弹的较优工艺参数,研究结果可为热成形工艺、热校形工艺及紧固件的使用周期提供指导。     

半固态LC4合金的屈服应力

以SIMA法制备的非枝晶LC4合金为例 ,进行压缩试验 ,测出了应变速率、变形温度及保温时间不同时的屈服应力。结果表明 :当应变速率相同时 ,在固态区 ,屈服应力随着变形温度的增加稍有减小 ;而在半固态区 ,屈服应力随着变形温度的提高明显减小 ,且在共晶点附近急剧下降。屈服应力随着保温时间增加而略有减小的主要原因是由于随着保温时间的增加 ,晶粒的尺寸、球形化程度、固相晶粒间的结合程度及晶粒内俘获的液体不同所致。当变形温度及保温时间相同时 ,随着应变速率的升高 ,屈服应力明显增加。通过分析不同变形温度及保温时间的材料显微组织进化规律 ,阐明了屈服应力与显微组织之间的内在联系     

热塑性变形过程中钛合金微观组织演变的可视化仿真

热塑性加工过程中材料的微观组织一般经历晶粒长大、静及动态再结晶等微观组织的演变,而微观组织状态直接影响着被加工零件的使用性能.因此,了解材料在热变形过程中组织的演变规律具有很重要的工程应用价值.在大量试验的基础上,利用有限元软件Marc模拟TC4钛合金的热锻过程.通过有限元软件,对热成形工艺参数如等效应力、等效应变、等效应变速率和变形温度的分布进行求解,再利用人工神经网络建立微观组织演变和热成形工艺参数的本构关系.然后,基于Voronoi图用软件Visual C++6.0来实现微观组织演变的可视化模拟.初步实现了TC4钛合金热变形过程微观组织的长大、再结晶等组织演变的二维可视化模拟.研究结果表明通过计算机模拟仿真,可以有效地、直观地预测热成形过程的材料微观组织变化规律,从而为热成形加工参数的优化提供参考.但要更精确地模拟和仿真热塑性变形中材料的微观组织的演变,还需更多地掌握在热塑性变形过程中的演变机制.     

38MnB5热轧钢板热成形温度参数与力学性能探索

装甲车辆的轻量化发展对高强钢的成形工艺和材料性能提出了更高的要求,为提升材料的装甲防护性能,以8 mm厚38MnB5热轧钢板为研究对象,对不同加热温度和保温时间条件下的微观组织、晶粒尺寸进行研究,以得到合理的热成形温度参数,并通过室温拉伸、冲击及穿甲破坏试验对材料的相关性能进行检测和分析。结果表明:加热温度950℃、保温12 min为试验材料合理的热成形温度参数,在此条件下组织完全奥氏体化,晶粒尺寸基本一致、分布均匀;在选定参数条件下,材料水淬后的塑性、韧性极差,晶间脆性严重;采用通有冷却水的平整模具进行热成形试验,得到钢板的抗拉强度为1925 MPa,断后伸长率为9. 1%,表面硬度为52 HRC,塑性、冲击韧性有了较大改善,射击试验弹坑深度在2～3 mm,钢板弹坑背面平整,无明显凸起,抗弹性能较好。     

模具材料对SUS304不锈钢管绕弯回弹的影响

建立了使用弹性弯曲模下的SUS304不锈钢管绕弯成形有限元模型并进行了试验验证。通过改变模具材料参数减小了SUS304不锈钢管弯曲回弹,通过单因素优化试验和正交试验筛选出较优的模具材料参数为:杨氏模量1.24 GPa,泊松比0.37,屈服强度104 MPa。该条件下当管材弯曲角度为180°时,弯曲回弹角为3.31°,比原来的弯曲回弹角5.56°减小了40%。使用弹性模变形的管材切向应力的值小于使用刚性弯曲模成形后的值。     

高强度板热成形变形机制与回弹研究

从22MnB5硼镁合金板材成形温度、降温速率和材料的相变形出发,研究了热成形过程中冷却速度、温度变化对回弹的影响,同时探讨了板材厚度等因素对高强度板材成形性能的影响.结果表明,板材的初始条件、板材热成形时的温度场变化和相变行为是影响回弹的主要因素;当冷却速度超过临界冷却速度时,回弹急剧增大;板材厚度对回弹控制和热成形工艺参数的制定有重大影响.     

7075铝合金高温热变形性能的研究

采用Gleeble-3800热模拟机,沿与原材料轴线呈0°、45°、90°方向切割试样,在320、400和480℃,变形速率0.01、0.1和1/s时对7075铝合金进行试验。研究了温度、应变速率对7075铝合金热变形过程中力学性能及显微组织的影响。结果表明:在同一应变速率下,7075铝合金的流变应力和进入稳态流动时所需的应变随温度的升高而降低;在低温成形时,晶粒的形状连续而均匀;随着变形温度升高,晶粒逐渐变得粗大;在较高温度变形时,大晶粒周围有细小的等轴晶出现,发生了动态再结晶。在同一变形温度下,7075铝合金的流变应力随应变速率的增大而提高;应变速率越大,越易出现动态再结晶。     

加热工艺对1800 MPa级热成形钢冷弯性能的影响

利用冷弯试验机、光学显微镜、扫描电镜等研究手段,分析了热冲压成形工艺过程中的加热保温时间对1800 MPa级热成形钢微观组织和冷弯性能的影响。结果表明,随保温时间的增加,试验钢热冲压成形后的原始奥氏体晶粒长大,当保温时间为5 min时,原始奥氏体晶粒尺寸约为5 μm,细小且均匀,当保温时间达到9 min时,出现异常粗大晶粒。冷弯角与原始奥氏体晶粒尺寸关系密切,冷弯角随着晶粒的长大而减小,在5 min时获得最大冷弯角54.5°。     

AZ31镁合金挤压型材温热张力绕弯成形过程中的回弹特征(英文)

采用数值模拟和实验方法研究薄壁、多筋AZ31镁合金挤压型材的温热张力绕弯成形工艺,分析工艺参数对AZ31弯曲型材回弹特征的影响。结果表明:当成形温度由100℃升高至200℃时,AZ31镁合金型材弯曲件回弹角的实验值和模拟值均减小,实验回弹角由11.6°降低至10.7°,回弹率由11.26%降低至10.39%,回弹角与成形温度的关系近似为线性关系。当弯曲角由100°增加至110°时,AZ31镁合金型材弯曲件回弹角的实验值和模拟值都增加,实验回弹角由10.8°增加至11.5°,回弹率由10.48%增加至11.16%。当预拉伸量由0.2%增加至1.1%时,AZ31镁合金型材弯曲件回弹角的实验值和模拟值都减小,实验回弹角由12.5°降低至9.8°,回弹率由12.14%降低至9.51%。     

LC_4合金的显微组织与屈服应力

以SIMA法制备的非枝晶LC4合金为例,进行了大量的压缩试验,测出了变形速率、变形温度及保温时间不同时的屈服应力。结果表明:当应变速率相同时,在固态区,屈服应力随着变形温度的增加稍有减小;而在半固态区,屈服应力随着变形温度的提高明显减少,且在共晶点附近急剧下降。屈服应力随着保温时间的增加略有减小,这主要是由于随着保温时间的增加,晶粒的尺寸、球形化程度、固相晶粒间的结合程度及晶粒内俘获的液体不同所致;当变形温度及保温时间相同时,随着应变速率的升高,屈服应力明显增加。此外,分析了不同变形温度及保温时间的显微结构进化规律,阐明了屈服应力与显微结构之间的内在联系。     

2618铝合金等温成形工艺热模拟试验研究

利用G1eeble-1500型热/力模拟试验机模拟2618铝合金等温成形工艺,采用正交试验法研究工艺参数(变形温度T、应变速率ε和变形程度ε)对晶粒尺寸的影响,确定了最佳工艺参数为:T=430℃, ε=8×10-3s-1, ε=40%.利用此工艺参数对2618铝合金进行等温成形,金相试验表明获得的锻件晶粒细小、均匀.     

基于VIKOR法的7050铝合金锻造工艺参数优化

运用正交试验和VIKOR法相结合,对7050铝合金等温锻造工艺参数进行了多目标优化。以锻造温度、变形程度、锻造速率、固溶时间为优化工艺参数,以成形件的抗拉强度、表面硬度、伸长率、晶粒尺寸为综合工艺优化目标。首先通过正交试验获得数据样本,然后利用VIKOR法实现对工艺参数的优化。优化参数如下:锻造温度为400℃、变形程度为60%、锻造速率为15mm/s、固溶时间为2.5h。     

35CrMo钢热变形机制的模拟研究

以弯曲镦锻 3 5 Cr Mo钢火车曲轴为例 ,通过将该钢以 90 0℃～ 1 2 5 0℃变形温度 ;0 .0 5 s-1、0 .5s-1、1 .0 s-1的应变速率 ;在 Greeble-1 5 0 0试验机上进行压缩 1 5 %～ 80 %的热变形实验 ,和随后进行的微观组织分析得出了 :材料热变形屈服应力变化模型 ;材料热变形本构关系 ;动态与静态再结晶模型和热加工参数与微观组织变化的相关性资料。描绘了在 1 2 5 0℃ ,应变速率为 1 .0 s-1时 ,3 5 Cr Mo钢热变形应力应变曲线和相应的再结晶组织。通过对 3 5 Cr Mo钢在高温大变形条件下 ,试件内部各区域晶粒尺寸的回归计算 ,验证了该钢热变形晶粒计算模型。所得出的实验结果和计算模型为热成形工艺分析和质量控制提供了科学的依据     

AZ31镁合金挤压型材温热张力绕弯成形模拟及实验研究

以AZ31镁合金挤压型材为研究对象,通过数值模拟和实验方法研究了AZ31镁合金型材温热张力绕弯成形工艺,分析了温度及预拉伸量对AZ31镁合金型材成形质量及回弹的影响规律。结果表明:AZ31镁合金型材在成形温度低于110℃时无法顺利弯曲成形;随着成形温度升高,AZ31镁合金型材回弹角降低,二者近似呈线性递减关系;当成形温度从140℃升高至220℃时,弯曲成形后AZ31镁合金型材回弹角实验值由5.4°降低至3.8°,降低了1.6°,而模拟结果降低了0.693°。随着预拉伸量的增加,AZ31镁合金型材回弹角降低。当预拉伸量从0%增大至6%时,弯曲成形后AZ31镁合金型材回弹角实验值由10.9°降低至3.1°,降低了7.8°,模拟结果降低了4.459°。     

β相区加热TA15钛合金热变形显微组织演化

采用OM、XRD和EBSD研究经过β相区加热,在不同工艺参数下热变形水冷淬火后TA15钛合金的显微组织、相变和织构演化规律。结果表明:显微组织主要由被压扁、拉长的原始β晶粒转变的α′马氏体相及清晰β晶界组成,相变点以下温度变形的显微组织中出现沿原始β晶界分布的细小晶界α相晶粒;通过切变方式形成α′马氏体相固溶了Al和V元素,且晶格点阵收缩,衍射峰向高角度方向偏移;α′马氏体与原始β的晶体取向间满足Burgers位向关系,显微组织的晶粒取向分布也类似,且随着变形温度和应变速率的提高,材料的晶粒取向性增强;显微组织的晶粒尺寸均在7μm以内,α′晶粒继承母相β晶粒的取向差,在10°、60°和90°附近出现峰值。