细晶AZ31薄板超塑气胀成形有限元分析

为研究细晶AZ31镁合金薄板超塑气胀成形的最佳工艺参数，利用有限元软件对超塑胀形过程进行了有限元数值模拟分析。通过选取不同的应变速率敏感性指数和成形压力，来分析应变速率敏感性指数和成形压力对厚度分布均匀性的影响，同时对成形过程中的应变速率变化进行了模拟分析。模拟结果表明．应变速率敏感性指数和成形压力对厚度分布均匀性影响很大；应变速率分布情况良好，在所要求的应变速率范围之内，说明应变速率敏感性指数，压力等参数的设计合理。     

Al2O3颗粒增强Ni-Mn纳米复合材料的超塑性

用电沉积法制备了Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料,在不同温度和应变速率下进行了超塑拉伸试验和超塑胀形试验,并对该复合材料的断口进行了分析.结果表明,在超塑温度500℃、应变速率1.67×10-38-1下,该复合材料的最大伸长率为530%;氧化铝颗粒的加入不仅细化了材料的晶粒,更提高了材料的韧性;在材料受热时,氧化铝颗粒对材料的晶粒长大有一定的抑制作用;该复合材料的最大相对胀形高度,即高径比达到1.616.     

工业牌号铝合金的超塑性能及微观组织演化特征

采用实验方法研究国外广泛用于汽车车身板件冷冲压成形的工业牌号铝合金板材AA5182和6016的超塑性能,以及超塑变形中微观组织的演化特征。通过超塑性单向拉伸试验、材料变形前后的微观组织观察和自由胀形试验,揭示出铝合金AA5182具有一定的超塑性能,而铝合金6016的超塑性能很低。铝合金AA5182在温度为375℃、应变速率为1.67×10-3/s时,材料的延伸率达到210%,m值达到0.25;在温度为500℃、应变速率为1.67×10-2/s时,材料延伸率达到225%,m值达到0.35。     

2B06铝合金电磁成形试验研究

为探究航空用2B06铝合金在不同应变速率下的力学性能和电磁成形性能,开展了不同应变速率下的力学性能测试和电磁胀形及翻边试验.结果表明,两种热处理状态下的板材均表现为:随着应变速率的提升,材料的延展性有显著提升,但即使在高应变速率下,T态板材的延展性能仍低于O态板材.随后基于电磁成形平台,进行了指定特征的电磁胀形和电磁翻...     

工艺和材料参数对超塑胀形中空洞损伤演变影响的数值分析

利用刚粘塑性有限元技术，采用特定的空洞损伤演变模型，对超塑胀形的空洞损伤演变过程进行了数值模拟，给出了不同工艺参数和材料参数对胀形件内空洞体积分数分布的影响规律。分析结果对超塑胀形实际选材和工艺设计具有指导意义。     

工艺和材料参数对超塑胀形中空洞损伤演变影响的数值分析

利用刚粘塑性有限元技术，采用特定的空洞损伤演变模型，对超塑胀形的空洞损伤演变过程进行了数值模拟，给出了不同工艺参数和材料参数对胀形件内空洞体积分数分布的影响规律。分析结果对超塑胀形实际选材和工艺设计具有指导意义。     

Al-6Mg-0.2Sc合金高应变速率超塑成形性能

在温度400～500℃、初始应变速率为2.0×10-4～2.0×10-2 s-1的条件下,对Al-6Mg-0.2Sc合金冷轧板材(初始晶粒尺寸为25μm)进行了相应的超塑性能、高应变速率超塑性胀形成形实验研究.结果表明:在450℃、初始应变速率为2.0×10-2s-1的实验条件下,Al-6Mg-0.2Sc合金冷轧板材具有高应变速率的超塑性能,其最大延伸率为421%;在高应变速率条件下,胀形成形大端直径为d154 mm,深度h为80 mm的锥形零件的成形时间为73 s,成形后零件的壁厚变薄的不均匀率小于8%.此外,还对成形零件的微观组织进行了初步的SEM观察分析.结果表明,成形零件的微观组织无明显粗化,其孔洞率小于1.5%.     

TA12A高温钛合金超塑性工艺参数实验研究

为了研究TA12A高温钛合金的超塑性工艺参数,利用2 mm厚板材进行了不同温度和不同初始应变速率下的高温拉伸试验,并观察了920℃拉伸试样的显微组织。结果表明,TA12A板材在900~940℃范围内以不同初始速率拉伸的伸长率均超过400%,具有良好的超塑拉伸性能。在温度为940℃和初始应变速率为1×10~(-3)s~(-1)时,断后伸长率最大可达785%;考虑在实际生产过程中温度越高则高温驻留时间越长,对成形后的材料性能降低越明显,最终确定超塑成形的工艺参数为:温度920℃,初始应变速率1×10~(-3)s~(-1);在超塑变形过程中,拉伸段的晶粒尺寸变大是保温时间和应变诱导的共同作用结果。     

基于最大m值法的超塑性胀形最佳压力加载方式

采用最大m值法拉伸试验获得了随应变变化的最佳应变速率关系曲线,以控制钣金超塑胀形气压加载,使得板料变形集中部位的实际等效应变速率等于变化的最佳应变速率,而非等于恒应变速率拉伸获得的最佳应变速率定值,从而获得比目前基于恒应变速率超塑胀性更优良的成形性能。以2A12铝合金为研究对象,采用最大m值法拉伸实验获得其最佳应变速率关系曲线,以控制超塑性胀形,并与恒应变速率胀形进行比较;为改善壁厚均匀性,设计了正反胀形模具与工艺,并结合有限元软件MSC.Marc 2010,对整流罩进行单向和正反向胀形模拟,并进行实验验证。结果表明,对于单向胀形,基于最大m值法的简化应变速率胀形,其成形时间仅为760s,较恒应变速率胀形3 360s大幅缩短,而二者的减薄率分别为70.4%和70.9%,在降低减薄率的同时,极大的提高了胀形效率;基于最大m值法的简化应变速率正反胀形,零件最小壁厚为1.157mm,较基于最大m值法的简化应变速率单向胀形零件的最小壁厚0.887mm有一定程度增加,而不均匀性则由69.97%降为28.9%,有效改善了壁厚均匀性;实验证明,采用最大m值法的胀形件的最小壁厚有所提高,均匀性得到了有效改善,且壁厚分布与模拟结果相吻合。     

大型变壁厚TC4半球超塑胀形工艺研究

对大型TC4钛合金变壁厚半球壳体的超塑胀形工艺进行了研究。采用数值模拟手段先后分析了单向胀形和正反胀形后半球毛坯的壁厚分布规律,指出了正反胀形工艺在壁厚分布上的优势,并给出了反胀模具型面曲线优化的关键参数及其对成形壁厚分布的影响规律。用优化后的模拟数据结果指导实际实验参数设计,在理论分析基础上进行了实验验证。结果表明,数值模拟数据较好地预测了超塑成形后的半球壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半球实验件的壁厚按需分配。成形后材料强度略有下降,延伸率得到提升。正反胀形方法能够明显提高钛合金板材的材料利用率和后续毛坯的车加工效率,降低制造成本。     

基于应变速率变化准则构建管材液压胀形成形极限图

基于应变速率变化准则(Strain Rate Change Criterion,SRCC),研究了管材液压胀形过程中极限破裂点与其相邻节点应变速率之间的关系。通过对比胀形区中截面极限状态点与其相邻网格节点的应变速率值,可以判断管材胀形过程是否发生了破裂失效。通过管材液压胀形成形极限破裂实验发现,在管材胀形区极限状态点达到破裂时刻的应变速率值与胀形过程其它时刻的应变速率值相比有明显的突变,说明随着胀形区变形程度的增加,由于加工硬化等现象,胀形区可能发生了分散性失稳,从而使得胀形区变形不均匀。分析实验结果表明,管材液压胀形区中心单元体与其相邻节点之间的应变速率比值达到100左右时,认为管材达到破裂状态,通过提取胀形区极限状态点的极限主应变值来构建成形极限图,实验结果与数值仿真结果吻合较好。     

板材局部增强抗破裂方法及其在铝合金胀形中的应用

针对板材半模成形过程中容易发生破裂的问题，借鉴覆层板成形及反向充液成形等方法，提出了一种板材局部增强抗破裂的成形新方法，将具有一定强度的增强层粘贴于成形试件破裂区域，通过改善破裂及相邻区域的应力和应变状态，实现了提高板材成形性能的目的。通过板材球头胀形成形过程应力分析，确定了局部增强方法对提高板材胀形性能的可行性；通过不同增强层数的Al1060板材拉伸实验，得到了局部增强材料及层数对Al1060板材应力、应变及强度的影响；最后通过Al1060板材胀形实验和有限元分析，得到了增强材料层数及增强区域宽度对Al1060板材极限胀形高度及壁厚分布的影响。结果表明，板材局部增强方法一定条件下提高了板材抗破裂性能。     

板材冲压成形摩擦系数实时测量系统设计研究

为了准确的反映板材成形过程中摩擦系数的真实情况,构建板材冲压成形摩擦系数实时测量系统,通过改变凸模圆角半径、凸模拱高和模面曲率半径、拉深筋圆角半径等几何参数,利用有限元软件计算不同模具模面下板材冲压及胀形过程中材料流动的变化情况,得到了材料流动量随各种参数变化的规律曲线,并以此优化设计了板材拉深及胀形模具模面,确定了组合式特征传感器的安装位置,为板材成形摩擦系数实时测量平台的建立提供了指导依据.     

基于覆层板椭圆胀形试验的铝合金2B06板材的流动性能（英文）

提出一种创新的试验方法——覆层板椭圆胀形试验,利用该试验方程可以实现厚度法向应力的加载和研究。建立覆层板椭圆胀形的理论解析模型,通过试验确定不同椭圆度下板材的等效应力-应变曲线,并研究覆板材料性能和厚度对目标板材流动性能的影响。结果表明,相比无覆板液压胀形,覆层板液压胀形得到的等效应力-应变曲线缩颈前的应变值更大。并且椭圆凹模椭圆度越小,所得的等效应力-应变曲线离圆形凹模(b/a=1)胀形曲线越远。同时,成形过程中选择强度系数K较高、加工硬化指数n较大及适当厚度的覆板有利于目标板材成形性能的提高。     

基于数值模拟的AZ31心形件超塑气胀成形规律分析

采用有限元分析软件MSC.MARC,设计了20组参数组合,对AZ31镁合金心形件在不同成形温度和应变速率下的恒应变速率超塑气胀成形进行了模拟分析;同时对相同温度下不同应变速率的胀形模型和相同应变速率下不同温度的胀形模型的壁厚分布做了进一步分析,对比得到温度和应变速率对胀形件的影响规律,并对成形过程中可能出现的缺陷位置做了预测.结果表明:在温度340℃,应变速率5×10-3s-1组合下,胀形件最小壁厚具有最大值.     

Ti-6Al-4V高能束焊对接板超塑性研究

通过单向热拉伸试验和超塑自由胀形试验研究了0．8mm厚Ti-6Al-4V激光焊接、真空电子束焊接和等离子弧焊接对接板在925℃的超塑性能。结果表明，激光焊和真空电子束焊对接板均具有良好的超塑性能，且前者略优于后者；等离子弧焊对接板单向拉伸不具有超塑性能，但可以进行超塑胀形。这和它们的输入能量密度有关，能量密度愈高，焊缝的冷却速率愈快，焊缝组织愈细，超塑性能也愈好。最后根据试验结果，采用有限元方法估算了这三种高能束焊接钛合金对接板的应变速率敏感性指数m值。     

加压路径对超塑胀形空洞的影响

本文用金相显微镜、扫描电镜和ｘ－射线小角度散射法分析了不同加压路径对超塑胀形微空洞形貌和分布的影响。结果表明，恒应变速率胀形的微空洞量多、细小、分布均匀，且处于亚稳定状态。恒压胀形的微空洞易由亚稳定变为稳定，且会迅速交连长大，形成网络。恒速胀形的微空洞形貌介于两者之间。     

超塑性胀形件厚度分布的计算和控制

提出了超塑胀形过程中“贴模材料有阻碍流动”的假设，并引入参数来表示润滑条件对胀形件厚度分布的影响。据此计算了长梯形槽、圆台筒胀形件等的厚度分布，试验结果与理论预测相符。最后，还讨论了控制厚度不均的具体措施。     

25SiC_w/LD2复合材料超塑变形过程中位错的分布规律

采用挤压铸造法制成复合材料并热挤压成板材 ,然后对其进行了超塑拉伸实验。当拉伸温度为5 70℃ ,应变速率为 2 .0× 10 -3s-1时获得了 2 80 %的延伸率 ,用TEM观察了超塑变形过程中位错的变化分布规律。结果表明 ,位错的密度及分布与变形温度及应变速率有一定关系。在最佳变形条件下 ,变形初期位错主要集中在晶界处分布 ,随着变形量的加大 ,位错向晶粒中间扩展 ,并发现有层错及孪晶出现 ,这对协调变形具有一定作用。     

5A02铝合金磁脉冲胀形试验与模拟研究

磁脉冲板材成形属于高速率变形,应变速率可达到100~1000 s-1,因此导致变形过程的大量参数信息无法准确获取,给磁脉冲变形过程的研究与分析带来了较大的困难。采用数值模拟和工艺试验相结合的方法,对5A02铝合金磁脉冲胀形过程进行了研究,分析了不同放电电压条件下板材的磁场分布以及运动过程。结果表明,胀形首先在电磁力最大区域先发生变形,随后带动其他区域变形,板材的变形速度在0.2 m·s-1时达到最大,其中间区域测得速度最大可达116 m·s-1,胀形在0.6ms达到最大值,而后由于回弹其胀形高度有小幅下降。