工艺参数对铝合金微槽道挤压成形的影响

将热处理后的1050铝合金拉伸试样进行等温拉伸试验,获得真实应力-应变曲线,使用Deform-3D软件模拟1050铝合金微槽道的挤压成形过程。分析挤压速度、摩擦因数以及槽道宽高比这些关键工艺参数对材料等效应力-应变曲线分布的影响。结果表明,随着挤压速度和摩擦因数的增大,材料等效应力和应变均变大,变形不均匀性增大;随着槽道宽高比的变大,材料的等效应力和应变整体呈现上升趋势,微槽道板筋处出现了明显的应力集中现象,变形不均匀。根据模拟结果,选取最优参数进行1050铝合金微槽道挤压成形模拟试验,结果显示材料的流动均匀性更好,成形过程更加稳定,所得零件表面精度显著提高。     

润滑条件对热力模拟压缩试验变形行为影响的数值模拟研究

针对热模拟压缩变形试验中的模具与材料之间的润滑情况即二者之间的面摩擦因数对试验的影响,使用数值模拟方法进行了研究,考察了不同摩擦因数对于压缩试验中的变形抗力、变形后试样应变分布和应变速率分布的影响。结果表明,摩擦因数对载荷力也就是应力—应变曲线没有显著影响,而对应变和应变速率的分布则有较大影响,会导致试样变形不均匀。     

初始晶粒尺寸对2024铝合金热变形行为和组织的影响

利用永磁搅拌近液相线铸造和普通铸造方法制备不同晶粒尺寸的2024铝合金铸锭,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究初始晶粒尺寸对不同压缩变形条件下2024铝合金的热变形行为和变形后显微组织的影响。研究表明:2024铝合金的热变形行为依赖于变形条件和初始组织。初始晶粒尺寸对流变应力的影响是:当应变速率小于0.1 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而减少;当应变速率为10 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而增大。降低变形温度会弱化晶粒尺寸对流变应力的影响。热压缩流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度升高而减小。应变速率为10 s~(-1)时,热压缩应力应变曲线呈现周期性波动;只在粗晶2024铝合金中发现变形剪切带。     

耦合位错密度的6111铝合金热变形本构模型

利用Gleeble-1500热模拟试验机对6111铝合金进行高温拉伸试验,研究了其在变形温度为350、450和550℃以及应变速率为0.1、1和10 s-1时的热变形行为.6111铝合金的流变应力随温度升高而减小,随应变速率增大而增大,其热变形从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段.建立了综合考虑应变、温度和应变速率对流变应力的影响以及耦合位错密度的统一黏塑性本构模型,并通过遗传优化算法求解出本构模型中的材料常数.模型计算得到的真应力-真应变曲线与试验数据吻合较好.      

基于摩擦修正的TB8合金热压缩流变应力行为分析

采用Gieeble-1500热模拟试验机对TB8(Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si)合金进行了等温热压缩变形试验,温度范围为750-1100℃,应变速率范围为0.01～1s-1.在热压缩过程中由于摩擦影响导致流变应力不能真实反映材料的高温变形行为.采取一种简便的方法对实验数据进行了摩擦修正,研究了TBS合金热变形流变应力行为,并对合金的变形机制进行了初步探讨.结果表明:热压缩过程中摩擦对于流动应力的影响十分显著,采取的修正方法降低了实验中摩擦引起的误差;TB8合金的热变形行为具有高度的变形温度和应变速率敏感性,随着变形温度的提高和应变速率的降低,真应力显著降低;动态回复和动态再结晶是TB8高温变形时主要软化机制.     

5A30铝合金板高温拉伸本构关系研究

采用拉伸试样在Gleeble-1500材料热模拟试验机上对5A30铝合金进行高温拉伸实验,研究了该合金在变形温度为300～500℃,应变速率在0.01～10 s-1的高温流变变形行为。结果表明:变形温度和应变速率对该合金流变应力的大小有显著影响。流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高。5A30铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述,从流变应力、应变速率和变形温度的相关性,得出了该铝合金板材高温变形的材料常数和本构方程。计算出5A30铝合金板的变形激活能为Q=201.1 kJ.mol-1,材料常数为A=7.44×1013 s-1,n=4.3135,α=0.02 mm2.N-1;计算得到了5A30铝合金Arrhenius方程;利用双曲正弦模型,得到高温拉伸峰值应力和Z参数的解析式。     

LF21铝合金室温高速变形抗力

对ＬＦ２１铝合金高速变形下的变形抗力进行了实验研究，实验采用圆柱体试样，在Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００实验机上进行高速压缩实验。结果表明，ＬＦ２１铝合金高应变速率下的变形抗力曲线上，发现有一临界应变速率，对应的流动应力最高。ＬＦ２１合金在室温高速变形时，应变速率对于流动应力的影响是强烈的，但随着变形温度的升高，应变速率的影响作用将减弱。     

B95оч铝合金的热变形行为研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行高温等温压缩变形试验,研究了B95оч铝合金在变形温度为330～450℃、应变速率为0.001～1.000 s-1条件下的热变形行为,并利用金相显微镜(OM)和透射电子显微电镜(TEM)分析了B95оч铝合金在不同变形条件下的组织特征。研究结果表明:变形温度和应变速率对B95оч铝合金的流变应力大小有着显著的影响,合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。B95оч铝合金在450℃以下热变形过程中析出大量的第二相粒子,并随着温度的降低数量显著增加。B95оч铝合金热变形后平均亚晶尺寸随Zener-Hollomon参数的升高而减小,即随着变形温度的降低、应变速率的升高而减小。B95оч铝合金热变形的流变应力行为可以用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其变形激活能为124.09 kJ·mol-1。     

热加工图对节约型双相不锈钢2101表面裂纹的预测

采用THEMOMASTER-Z热模拟试验机对节约型双相不锈钢2101在变形温度950～1150℃、应变速率0.01～30s-1及真应变0.8的条件下进行高温压缩试验。在较低变形温度或较高应变速率区域变形时,试验钢在环形拉应力的作用下,在试样鼓肚处易出现与压缩轴呈45 的表面裂纹。利用试验数据分别采用动态材料模型理论和塑性功方法构建热加工图对试验钢表面裂纹进行预测。基于动态材料模型构建得到的热加工图与试验钢表面裂纹存在较大差别,而基于塑性功方法构建得到的热加工图对压缩试样表面裂纹的预测结果与试验结果基本吻合。     

2124铝合金高温压缩流变形行为研究

采用圆柱试样在Gleeble-1500热/力模拟试验机上进行高温压缩变形试验,研究了2124铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律.试验在变形温度为350～480 ℃、应变速率0.04～10 s-1的条件下进行.结果表明:应变速率和变形温度的变化对合金稳态流变应力有明显的影响,在低应变速率条件下,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出近稳态特征;而在高应变速率条件下,应力出现强烈锯齿波动,达到峰值后随着应变的增加锯齿波动趋于平缓;2124铝合金高温塑性变形时的流变行为可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述.     

变形条件对TC4合金高温流变应力的影响

采用等温压缩实验方法,测出了不同变形温度和不同应变速率下TC4合金的真应力-真应变曲线,并分析研究出温度和变形速率对合金高温流变应力的作用和影响。研究结果表明,合金在高温变形时的流变应力越大,其对应的变形温度就越低,同时对应的变形速率也较高。     

连铸坯变形的粘—弹—塑性研究

应用材料流变学理论系统地分析了连铸坯的鼓肚变形、错弧变形及矫直变形。指出鼓肚变形不仅有瞬时弹性变形，而且还有随时间变化的蠕变变形。矫直变形是在变形一定情况下的应力松弛过程。由此得出了铸坯在各个阶段的变形、应力及辊子对铸坯的夹持力、矫直力矩等。     

211Z-X新型高强韧铝合金热成形及动态再结晶行为研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对我国自主研发的211Z-X新型高强韧铝合金进行了热成形性能研究,探索了该新型铝合金热变形过程中的力学行为与组织演变之间的规律,并建立了该铝合金热成形的本构方程和动态再结晶过程的临界应变模型。在变形温度350~500℃和应变速率0.01~10.00 s~(-1)条件下进行等温压缩实验,由绘制的流变应力曲线可知,变形温度和应变速率对211Z-X高强韧铝合金的流变应力影响显著,表现出正的应变速率敏感性和负的温度敏感性。在不同变形条件下的应变硬化速率与流变应力关系曲线中,存在亚晶与大角度晶界形成的特征拐点,根据热力学不可逆原理和单一参数法进行计算分析,获得了热变形过程中亚晶形成和动态再结晶形成的临界应力σ_c和临界应变ε_c值,动态再结晶的临界条件为ε≥ε_c(ε_0=2.22×10~(-5)Z~(0.14107)),临界应变ε_c随着温度补偿应变速率因子的增加而增加。对临界应变的组织进行观察发现,在拉长的晶粒层状结构间有细小的再结晶晶粒形成。     

圆柱形坯料和凹形坯料冷镦粗过程的模拟研究

利用Deform应用软件,对美国标准AISI-1008钢圆柱形坯料和凹形坯料镦粗过程进行数值模拟,从等效应变和流线两个方面进行了对比分析,分析结果表明:当高径比为1.5时,凹形坯料的鼓肚现象明显得到改善,并且等效应变代数值有所减小,内部变形的均匀性明显提高.     

基于数值模拟的铝导线拉拔及模具结构优化

为了探究不同参数铝合金导线拉拔过程的变形的影响,以直径3.93 mm规格纯铝杆为研究对象,采用数值模拟的方式分析对比截面比、模具入口角度和摩擦条件对拉拔后线材变形情况的影响。结果表明,拉拔后的线材应变范围为0.7～2.2,截面比和入口角度能够明显改变拉拔后线材的应变分布,但摩擦系数对拉拔后线材的等效应变影响较小。     

超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的热变形行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上进行恒温和恒速压缩变形实验，变形温度范围为350～450℃，应变速率范围为0．001～0．1s^-1。研究了。7055铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律，确定了合金的变形激活能Q和应力指数n。结果表明，流变应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的提高而增大。可用应力-应变速率方程来描述7055铝合金高温压缩变形时的热变形行为。这种合金在350～450℃温度范围内的热变形组织为发生了动态回复并伴随有少量再结晶的组织。     

中铸坯变形的粘—弹—塑性研究

应用材料流变学理论系统地分析了连铸坯的鼓肚变形，错弧变形及矫直变形，指出鼓肚变形不仅有瞬时的弹性变形，而且还有随时间变化的蠕变变形，矫直变形是变形一定情况下的应力松弛过程，由此得出铸坯的各个阶段的变形，应力及辊子对铸坯的夹持力，矫直力矩等。     

5052铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble-1500热模拟机上,采用高温等温压缩,在应变速率为0.001~10 s-1和变形温度为300℃~500℃条件下对5052铝合金的流变应力行为进行了研究。结果表明:在应变速率为0.1 s-1(变形温度为420℃~500℃)以及应变速率为0.01和0.001(变形温度为300℃~500℃)时,5052铝合金热压缩变形出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征;在其他变形条件下存在较为明显的稳态流变特征。可采用Zener-Hol-lomon参数的双曲正弦函数来描述5052铝合金高温变形时的流变应力行为;在获得的流变应力σ解析表达式中A、α和n值分别为12.68×1011s-1,0.023MPa-1和5.21;其热变形激活能Q为182.25 kJ/mol。     

含Nd喷射沉积镁合金热压缩变形研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对喷射沉积挤压态镁合金Mg-9Al-3Zn-1Mn-5Ca-3Nd在温度为300℃~400℃,应变速率为0.0 1 s-1、0.1 s-1、1 s-1时,应变量为60%的热变形行为进行了研究。分析了流变应力与温度T和应变速率的关系,计算出了应力指数n(stress exponent)和变形激活能,结果表明,应变速率及温度均对流变应力有明显影响,流变应力及其最大值都随应变速率的升高和形变温度的降低而升高。并采用Hyperbolic sine模型确定了合金n和Q随T的变化规律。     

辊子错位对铸坯鼓肚变形的影响

 由于加工、安装、变形与磨损等原因,连铸机辊列中的辊子会偏离设计位置而产生错位,这对铸坯鼓肚变形产生较大影响。基于高温铸坯黏弹塑性本构方程,建立两辊间距内的铸坯坯壳动态鼓肚数学模型,并利用模型计算试验铸机的铸坯坯壳鼓肚曲线,依照实测数据验证了模型的有效性。根据奥钢联工业连铸机的设备及工艺参数,计算铸机不同扇形段内铸坯坯壳在不同辊子错位量情况下的鼓肚变形,并讨论在辊子发生错位的情况下辊间距对铸坯坯壳固液交界面处最大应变的影响,并给出铸机辊间距的确定方法。