TC4钛合金超厚壁管斜轧穿孔后卡现象及双态组织控制

在TC4钛合金超厚壁管斜轧穿孔过程中经常出现后卡现象,采用有限元模拟对其进行了分析。结果表明,后卡现象与内扩展率关系密切。当直径压下率大于10%,送进角大于12°和顶前压下率为5.8%～7.8%时,在稳态变形区内扩径率大于6%,此时可避免TC4钛合金超厚壁管后卡现象。采用正交试验法,在控制后卡的基础上,优选出成形过程中温度低于β相变点的工艺。确定的最优工艺参数为:送进角15°,直径压下率10%,顶前压下率7%。此时获得了双态组织的超厚壁管。     

45钢块体超细晶棒材3D-SPD轧制法

提出了一种基于斜轧原理的块体超细晶棒材剧烈塑性变形(SPD)成形法,称为3D-SPD法:利用特殊曲面锥形轧辊及导板,坯料从轧辊直径最大端咬入,采用超大送进角及径缩率等变形参数,构建了剧烈扭转压缩复合变形区,单位成形载荷为兆帕级,可实现块体等效应变大于6.5的SPD.建立了基于Oyane损伤准则的裂纹萌生控制模型,通过对...     

Mg-14.61Gd合金的定向凝固组织及生长取向

采用电子背散射衍射(EBSD)和元胞自动机有限元(CAFE)方法研究了Mg-14.61Gd合金在温度梯度G=30 K/mm和抽拉速率v=10～200μm/s条件下的定向凝固组织和生长取向。研究发现,Mg-14.61Gd合金纵向凝固组织呈单一方向的α-Mg枝晶生长形貌,随着v的增加,枝晶界面生长方式由凸前生长向平齐生长转变,枝晶间距减小。当v从10μm/s增至100μm/s时,α-Mg枝晶的生长取向由1120和1010转变为1120,其与凝固热流的偏离角(θ)由11.0°减小至5.7°,热流是影响生长取向的主导因素;当v从100μm/s增至200μm/s时,α-Mg枝晶的生长取向仍为1120,但θ却逐渐增大至10.6°,此时,晶体的各向异性占主导。研究表明,CAFE模型可以合理预测定向凝固镁合金的晶粒组织和生长取向。     

AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔新工艺研究

为了解决镁合金无缝管难加工问题,研究了AZ31镁合金斜轧穿孔制备管坯新工艺。根据镁合金热加工本构关系确定加工温度和应变率范围为300~450℃、0.001~1 s~(-1),根据斜轧理论与现有的三辊斜轧设备初步确定工艺参数,对Φ40 mm×300 mm镁合金棒材进行穿孔过程热力耦合数值模拟及实验研究,取穿后毛管试样进行金相分析。结果表明:采用斜轧穿孔方式完全可以制备AZ31镁合金无缝管;在400℃下,选择合适的顶头前伸量、送进角、轧辊转速、孔喉直径能够顺利穿制Φ40 mm×5.5 mm×615 mm镁合金毛管;轧后组织成等轴状均匀分布且晶粒明显细化,达到3μm,相应力学性能得到改善。此工艺可代替传统挤压工序生产无缝镁合金管,提高生产效率、降低成本,便于后续成品管的生产。     

TC4钛合金斜轧穿孔曼内斯曼效应及顶头位置优化

利用有限元模拟技术分析了斜轧穿孔过程,结果表明:锥形辊比桶形辊穿孔的曼内斯曼效应更为强烈,TC4钛合金比碳钢穿孔的工件心部可产生更大的拉应力;当采用送进角为12°、直径压下率为12%、辗轧角为15°、轧辊转速为70 r·min-1以及顶前压下率为8.2%等参数锥形辊斜轧穿孔TC4钛合金时,坯料心部曼内斯曼效应最为显著,拉应力最大,可最大程度降低穿孔阻力,从而减小温升;采用该优化工艺,变形区变形温度为972～997℃,分布较理想,可获得TC4钛合金双态组织。经穿孔试验验证,获得了TC4钛合金双态组织厚壁管,且管内外表面光滑,尺寸精度较高。     

挤压温度对铝合金内螺纹管齿形的影响

提出了基于螺纹芯轴挤压内螺纹管的方法以制备铝合金内螺纹管,研究了挤压温度(420～480℃)对铝合金内螺纹管齿部成形质量和组织演变的影响。结果表明,在100 mm·min^-1恒定的挤压速度下,随着挤压温度的升高,齿槽角α的平均值先减小后略有增加然后再减小,齿槽角β的平均值先减小后增大,α和β的最小值分别为480℃时的53°和460℃时的129.25°,最大值分别为420℃时的122.25°和137°。通过对显微组织的分析,内螺纹管齿部主要由齿尖处的大块等轴晶以及齿侧处的带状晶组成。随着挤压温度的逐渐升高,内螺纹齿部晶粒尺寸逐渐增大,最小值为420℃时的9.84μm、最大值为480℃时的16.30μm。同时,齿部剪切织构先增强后减弱,变形织构消失,再结晶织构增强。综合考虑螺纹齿部成形质量和齿部组织演变规律,认为420℃为最适宜的挤压温度。     

压下率对皮尔格热轧双金属复合钢管成形性的影响研究

在轧制温度1000℃,送进量10 mm,回转角度57°,壁厚压下率分别为30%、45%、60%的条件下,对尺寸为φ38 mm×3 mm的外管304不锈钢与内管Q235碳钢壁厚比为1:1的管坯进行了皮尔格热轧数值模拟和实验研究。结果表明:30%压下率存在间隙和杂质,未达到完全冶金复合,45%、60%压下率下复合层达到了完全冶金复合。45%压下率的复合管外壁厚与内壁厚之比为1.43,介于35%和60%压下率复合管之间,与60%压下率的1.46壁厚比相比,更节省复合管中304不锈钢的使用量。     

TC4钛合金厚壁管斜轧穿孔辊形对后卡的控制

针对TC4厚壁管斜轧穿孔时后卡频发现象,为达到通过增加变形程度获得更大内扩展变形的目的,设计了新型螺线形轧辊。利用刚塑性有限元模拟技术,通过不同辊形之间穿孔的内扩展量对比分析,验证了新型轧辊比普通锥形辊具有更有效的后卡控制能力。通过对内扩展量、应变及温度分布规律的解析,优化了螺线形轧辊形状。依据对主要变形参数的正交试验分析获得最优工艺参数,在满足对后卡的有效控制前提下,实现了均匀变形并获得了双态组织。通过最佳穿孔工艺:送进角15°、直径压下率8%及顶前压下率6%,顺利制备出了TC4钛合金的径厚比为3. 7的双态组织厚壁管。     

冷轧压下率对IF钢微结构、织构及深冲性能的影响

对不同冷轧压下率IF钢进行模拟连续退火试验,研究在冷轧-退火过程中冷轧压下率对微结构和织构演变及深冲性能的影响。结果表明:冷轧变形后原始晶粒拉长变形,样品具有强α取向线织构和γ取向线织构,α取向线织构的极密度最大值随压下率(65%、72%、80%)的增加从7.7逐渐增加至13.1。模拟连续退火后发生完全再结晶,在65%、72%、80%冷轧压下率下分别生成15.6、18.8和17.6 μm的均匀等轴晶。模拟连续退火后,α取向线织构被消除,γ取向线织构变化不大,极密度最大值转移到γ取向线,且随着压下率的增加从7.8略微增大到8.6。不同压下率样品模拟连续退火后,深冲性能良好,随着压下率的增加,r-从1.77 逐渐增大至2.17,Δr从0.54降低至0.02,n-从0.284减小到0.272。     

模具参数对旋转通道等径角平行挤压工艺的影响

为克服传统等径角挤压反复多道次累积塑性变形带来多次装料、多次加载以及棒料机械加工等耗时问题,无损伤地制备均匀超细晶结构时效硬化型铝合金,提出旋转通道等径角平行挤压大塑性变形新工艺。该工艺在一个通道内设置多个剪切变形区,通过在两个等径角挤压通道之间设置旋转通道来改变圆棒料剪切方向和剪切角度,实现Bc加工路径,提高变形均匀性。采用正交试验法选取内角Φ、外角Ψ、升角γ、椭圆因子m、第2个通道中第1段直通道长度L_1作为因素,采用有限元模拟法对棒料在16组不同水平的模具中进行有限元挤压模拟。以等效应变、等效应力、损伤量以及变形均匀性系数作为指标值分析其对挤压过程的影响。模拟实验结果表明,良好的挤压通道内角Φ的合理范围为90°~120°,外角Ψ的合理范围为30°~40°,升角γ的合理范围为60°~80°,m的合理范围为1.2~1.4,L_1、L_3的合理范围为(1~1.5)d。     

引晶法制备半固态A356铝合金浆料(英文)

开发一种半固态金属浆料制备技术,即引晶法,研究工艺参数对半固态A356铝合金浆料组织的影响,讨论球状初生α(Al)晶粒的形成机制和形貌控制。结果表明:当制备浆料为4kg、引晶尺寸为10mm、加入量为3.5%、倾倒温度为611-617°C时,半固态浆料中初生α(Al)晶粒的平均直径可达40-75μm,形状因子可达0.82-0.89。当引晶尺寸为10mm、倾倒温度为613°C、加入量为2%-4%时,初生α(Al)晶粒的平均直径可达45-82μm,形状因子可达0.78-0.88。倾倒温度的降低或者引晶加入量的适当增加,可以改善初生α(Al)晶粒的组织。当QR=QA、Rh=Rc时,只要倾倒温度适宜就可以制备优质半固态浆料。引晶熔化时产生的枝晶碎块是半固态浆料中初生α(Al)晶粒的直接来源,形成的温度过冷区也有利于异质形核。     

7B04铝合金薄板的搅拌摩擦焊接及接头低温超塑性研究

在转速1600 r/min,焊速200 mm/min;转速800 r/min,焊速200 mm/min;转速400 r/min,焊速400 mm/min 3组参数下对2 mm厚的退火态7B04铝合金薄板进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接参数对焊缝质量及微观组织的影响,并分析了焊核区的低温超塑性变形行为.结果表明,通过控制焊接参数,可获得良好的焊接质量,接头强度系数达100%.焊核区发生动态再结晶,生成细小等轴晶,母材晶粒尺寸约为300μm,转速为1600,800和400 r/min时晶粒尺寸分别为2,1和0.6μm.这种细晶组织有利于焊核区超塑变形,在300℃,焊核区在1×10~(-3_和3×10~(-4)s~(-1)应变速率下获得了160%~590%的延伸率,在350℃,1×10-3s-1条件下获得高达790%的最大延伸率,在约400℃时超塑性变形行为消失.     

铸型面特性对铸件表面粗糙度的影响

通过对ZL114A熔体在不同特性涂层表面的润湿角和对应铸件表面粗糙度的测量,利用润湿性模型分析了涂层中骨料材料自由能和粒度对铸件表面粗糙度的影响。结果表明,涂层表面材料自由能越低,铝合金熔体在涂层表面上润湿性越差,铸件表面粗糙度(Ra)值越低。铝合金熔体与表面自由能低的滑石粉涂层之间的润湿性随滑石粉粒度的逐渐减小呈先减小后增大的趋势,对应铸件试样表面粗糙度呈先减小后增大趋势。滑石粉粒度为43μm时,涂层和铝合金熔体间润湿角达到155°,铸件表面粗糙度(Ra)值为0.5847μm。     

轧制态CuAl5合金Lemaitre损伤模型参数的几何尺寸效应（英文）

通过单轴拉伸实验与有限元模拟相结合，研究轧制态Cu Al5合金Lemaitre损伤模型参数(临界损伤值Dc、损伤阈值处的应变εD和断裂时的应变εR)的几何尺寸效应。结果表明，轧制态CuAl5合金损伤模型参数的确存在尺寸效应。在相同试样厚度(t)时，Dc随轧制压下率(R_r)的增加而增加，在相同R_r下，随t的增加先减小后增加；随着R_r的增加或t的减小，εD和εR都呈增加趋势。此外，建立对应3种R_r值的损伤模型参数与t之间关系的数学模型，并通过试验验证模型预测的准确性。研究结果有利于微型零件塑性变形时断裂行为的预测。     

J55钢级Φ107.95mm×15mm无缝钢管穿孔内折缺陷试验分析

分析了导致J55钢级Φ107.95 mm×15 mm无缝钢管斜轧穿孔内折缺陷产生的原因,通过选取不同组合的压下量、顶头直径、顶杆位置、导板间距等轧制参数进行试验,以减小压下量、缩短顶杆位置、增大顶头直径、缩小导板间距等措施,实现了顶前压下率、压缩次数和孔型椭圆度系数的优化组合,消除了生产J55钢级Φ107.95 mm×...     

粗晶DT4纯铁晶粒细化工艺研究

纯铁晶粒一般非常大,通过大塑性变形后加热到再结晶温度可以实现晶粒细化。通过室温自由锻和等通道挤压(ECAP)实现了DT4纯铁的大塑性变形,将粗大不均匀晶粒破碎成微细亚结构,再经完全再结晶处理使DT4晶粒细化,晶粒度由原材料1级(晶粒直径约254μm)细化至8.5级(约18.9μm)。力学性能研究表明,细晶纯铁力学性能与粗晶纯铁的接近,晶粒细化对纯铁强化作用不明显。     

工业纯钛机械孪晶演化及其对纯钛低温力学性能的影响

对工业纯钛(TA2)在液氮介质中机械孪晶随应变量的变化规律以及孪晶对晶粒尺寸的依赖性进行了研究。结果表明:在静拉伸过程中孪晶分数随应变量的增加而增加,孪晶的形成主要在均匀塑性变形阶段,尤其在塑性变形的初期,颈缩后孪晶分数增加缓慢。孪晶形貌的演化规律为:在变形的初始阶段生成孪晶的尺寸比较大,在随后的塑性变形中又发生破碎,最终形成一些孪晶密集的区域。低温下纯钛的塑性变形方式为孪生和滑移共同作用。粗晶粒(55μm)和细晶粒(18μm)的纯钛在室温和低温下的拉伸实验结果表明,晶粒的粗化没有降低纯钛的塑性,低温下粗、细晶粒纯钛的塑性均比室温下的高。这种现象与纯钛低温下活跃的孪生密切相关。     

基于田口-灰色关联法的Ni60+WC激光熔覆涂层工艺参数优化

目的 优化Ni60+WC激光熔覆工艺参数，提高熔覆层质量。方法 设计三因素四水平正交试验，通过激光熔覆手段，在Q235钢板表面激光熔覆Ni60+25%WC粉末，并结合超景深光学显微镜和扫描电子显微镜观察熔覆层形貌。同时，以熔覆层几何形貌和气孔率作为优化目标，评估工艺参数对其的影响。结合灰色关联理论，对熔覆层最佳工艺参数进行预测，并进行试验验证。结果 优化后的熔覆层主要以胞状晶为主，且熔覆层和基体形成了良好的冶金结合。采用田口-灰色关联法对激光熔覆工艺参数进行优化，极大地减少了试验次数（从64次减少到16次）。灰色关联度的预测值（0.626 553）与试验验证值（0.672 659）有较高的吻合度，误差仅为7%。优化后的工艺参数组合为激光功率1100W，扫描速度为10mm/s，送粉速率为7.6 g/min。优化后的熔覆层宽度增加了22%(1 949μm增加到2 383μm)，稀释率降低了58%(24.42%降低至10.33%)，优化后的稀释率更接近目标值10%。同时，气孔率也降低了7%(0.329%降低至0.306%)。优化后的熔覆层润湿角仍小于70°，符合优化目标。结论 田口-灰色关联...     

Ce2O3微粒对低碳钢夹杂和晶粒度的影响

通过在钢中外加Ce2O3微粒的方法,研究Ce2O3微粒对钢材夹杂物和晶粒度的影响。结果表明,Ce2O3粒度不大于1.13μm时,钢中夹杂物含量不会增加,粒度大于2.34μm时夹杂物含量会明显增加。外加Ce2O3微粒可以和钢中硫化物夹杂和脱氧产物结合,起到加稀土合金的部分作用。Ce2O3微粒可以细化铸态晶粒的粒度,晶粒平均尺寸由180μm降低到90～75μm;也可显著降低轧态组织的晶粒度,使晶粒度由6.5级降低到11级。当添加Ce2O3微粒粒度为1.13μm,加入量为金属量的0.5%时,可以取得最好的经济技术指标。     

纳米碳化钽对SPS烧结钨显微结构的影响

通过放电等离子体烧结(SPS)方法在1700℃下制备纳米碳化钽(TaC)弥散强化钨块,研究钨粉原始粉末粒度大小和添加碳化钽的量对烧结钨块微观组织的影响。结果表明:不同粒度钨粉(30nm、200nm和3μm)制备的钨块,烧结后的粒径随原始粉末粒度的增大而增大,3μm钨粉烧结后的晶粒平均直径为22.19μm;同一种粒度钨粉(如200nm)中分别添加质量分数为0%,1%,2%和4%的碳化钽,烧结后钨晶粒的平均直径随碳化钽添加量的增加而减小,加入量为4%时晶粒平均直径为5.91μm。通过SEM分析可以看出,碳化钽在烧结钨中是以球形状态存在的。从断口可以看出,纯钨烧结体为穿晶断裂,加入碳化钽的钨烧结体为晶间断裂。