连续柱状晶CuAlNi合金无模拉拔过程中的组织性能演变

在进料速率0.5 mm/s,冷热源距离15 mn保持不变,拉拔速率0.8—1.1 mm/s,变形温度650—900℃的条件下,对连续柱状晶组织Cu-14.0%Al-3.8%Ni(质量分数)合金线材进行了无模拉拔实验,研究了无模拉拔工艺与合金显微组织和力学性能的关系,并对变形后合金组织性能演变的机理进行了探讨.结果表明:平直晶界连续柱状晶合金线材经无模拉拔变形后,可形成平直晶界和锯齿状晶界连续柱状晶、不完全动态再结晶和完全动态再结晶4种微观组织.在变形温度650℃,拉拔速率0.80.9 mm/s的范围内,变形后合金仍然保持平直晶界连续柱状晶组织;随着变形温度和拉拔速率的提高,连续柱状晶的平直晶界向锯齿状晶界转变.当拉拔速率为0.9 mm/s,变形温度上升至850℃时,合金呈现出明显的不完全动态再结晶的组织特征,即原始柱状晶粒沿变形方向拉长变细,在部分锯齿状晶界处有细小的动态再结晶晶粒产生;继续升高温度至900℃,合金发生完全动态再结晶,大量等轴、尺寸较大的动态再结晶晶粒完全取代了变形的柱状晶粒.拉拔变形后合金线材的抗拉强度随着变形温度的升高先小幅度增加然后显著降低,而伸长率则单调降低.     

BFe30-1-1铜合金热压缩流变应力行为

通过在Gleeble-1500动态热模拟机上进行高温等温压缩试验，研究了BFe30—1—1合金在高温塑性变形过程中的流变应力行为。试验温度为800-950℃，应变速率为0．1-20s^-1.研究结果表明：BFe30-1-1合金的流变应力随变形温度的增加而减小，随应变速率的增大而增大；应变速率越大，流变应力下降越明显；获得了采用Zener-Hollomon参数来描述的BFe30—1—1合金高温变形的流变应力方程，计算获得该合金变形激活能Q为177．62kJ／mol。     

连续柱状晶铜基合金BFe10-1-1的动态再结晶研究

采用Gleeble-1500热模拟机,在变形温度750-900℃,应变速率0.01-10s~(-1)的条件下,对连续柱状晶BFe10-1-1合金进行了高温压缩变形,研究了合金的动态再结晶行为.结果表明,动态再结晶温度在850℃左右;热激活能Q=427.937kJ/mol,高于同成分的等轴晶BFe10-1-1合金;当ln Z<43时,合金发生部分动态再结晶;当43≤ln Z≤51时,发生部分动态再结晶(850和900℃)或不发生动态再结晶(750和800℃),为该合金发生动态再结晶的中间区域;当ln Z>51时,该合金不发生动态再结晶.存在发生动态再结晶的ln Z值中间区域以及热激活能较高,表明具有连续柱状晶组织的金属与等轴多晶金属发生动态再结晶的机理有所不同.在本文工艺参数范围内,随应变速率增大,合金发生动态再结晶的区域有所扩大;动态再结晶晶粒易在合金晶界处以晶界弓弯方式形核,形成的再结晶晶粒在晶界扩张的同时,在晶内形成孪晶,并以孪生动态再结晶方式演变成晶粒带.     

连续柱状晶组织铜及铜合金的超延展变形行为与塑性提高机制

以本文作者所在课题组近年来的工作为基础,介绍了高性能连续柱状晶组织纯铜的室温超延展性、热交换用连续柱状晶组织BFe10-1-1管材的高塑性以及高弹高导Cu-12%Al(质量分数)合金的室温塑性提升。研究发现,连续柱状晶组织的高取向性、平直的低能小角晶界以及在强塑性变形过程中高组分的(001)软取向织构及不同于普通多晶组织的动态回复、组织演化特征,是其塑性提升、具有超延展变形能力的主要原因,总结了连续柱状晶组织塑性提高与超延展变形性的相关机制。研究结果为改善材料尤其是脆性材料和难加工材料的室温塑性与可加工性能提供了理论依据和新思路。     

利用本构方程和加工图表征BFe10-1-2白铜合金的热变形行为

为了获得BFe10-1-2白铜合金的合理热变形工艺参数,通过热模拟压缩试验对该合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1023~1273K,应变速率为0.001~10s_-1。通过流变曲线分析、动力学分析及加工图对BFe10-1-2白铜合金的高温变形行为进行了表征,计算出BFe10-1-2白铜合金在热压缩变形过程中的激活能为425.299KJ/mol。通过Zener-Holloman参数以及真应变建立了BFe10-1-2白铜合金的本构方程用以描述该合金的高温流动应力。对计算的流动应力值与试验值进行了对比,结果表明：本构方程可以准确描述该合金的高温流动行为。此外,基于动态模型,建立了BFe10-1-2白铜合金的热加工图,并通过宏观及微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。     

CuCr1合金接触线的时效工艺及组织性能

采用固溶-连续挤压-时效-轧制-拉拔工艺和固溶-连续挤压-轧制-时效-拉拔工艺生产了CuCr1合金接触线,测试和分析了不同状态CuCr1合金的组织和性能。结果表明:连续挤压态CuCr1合金时效处理后的性能优于轧制时效态;连续挤压态CuCr1合金组织为条带状变形组织,有少量的回复组织;轧制态CuCr1合金组织为变形的晶粒和沿带状晶界分布的Cr相;时效态CuCr1合金组织主要为再结晶组织。固溶-连续挤压-时效-轧制-拉拔工艺生产的接触线抗拉强度达到489 MPa,导电率达到79.47%IACS,其性能优于固溶-连续挤压-轧制-时效-拉拔工艺生产的接触线。     

变形速率对GH3625合金弹-塑性变形行为的影响

利用原位中子衍射室温压缩实验、EBSD和TEM等手段研究了变形速率对GH3625合金弹-塑性变形行为的影响。结果表明，GH3625合金宏观应力-应变曲线包括弹性变形阶段（施加应力σ≤300 MPa）、弹-塑性转变阶段（300 MPa<σ≤350 MPa）和塑性变形阶段（σ>350 MPa），这与细观晶格应变行为一致。同时，变形速率与晶体弹性和塑性各向异性密切相关。通过特定hkl反射的晶格应变、峰宽和强度的研究结果表明，变形速率对晶体弹性各向异性影响较小，而对晶体塑性各向异性影响较大。随变形速率的增加，大角度晶界逐渐向小角度晶界转变，孪晶界的比例逐渐减小，晶粒由均匀变形向不均匀变形转变。随变形速率的增加，合金的总位错密度（ρ）先减小后增加，而几何必须位错密度(ρ^GND)单调递增，统计存储位错密度(ρ^SSD)单调递减；同时，试样在变形速率为0.2 mm/min时表现出反常的加工硬化行为，这主要与均匀变形产生的统计储存位错（SSD）有关；此外，位错强化贡献和TEM观察证实了GH3625合金的塑性变形机制以位错滑移为主，其加工硬化机制是位...     

BFe10-1-1铜合金热力学行为

以BFe10-1-1铜合金为研究对象,分别在850、900、950℃下,应变速率为0.01、0.1、1、10 s-1,真应变0.8的热压缩参数条件下,采用Gleeble-3500试验机完成热压缩试验,获得该合金的真应力-真应变曲线。结果表明,该合金在850、900℃成形时,对成形速度较敏感,即随应变速率的降低,流变应力随着减小;当温度在950℃时,合金的成形速度敏感性较差。在应变速率为0.01、0.1 s-1时,合金的流变应力随应变速率的提高而增大的效果不明显;在应变速率为1、10 s-1时,合金的流变应力基本不随应变速率的增大而提高。求得热变形激活能,并构建了该合金修正型的Arrhenius本构方程。     

激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及组织性能

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当激光功率较高时,合金的孔隙率随扫描速度增加先降低后增加;扫描间距为0.11 mm时,合金的致密度达到99.8%以上。优选成形工艺为:激光功率285 W,扫描速度960 mm/s,扫描间距0.11 mm。1175 ℃保温1 h后冷却速度越慢,热处理后合金的高温伸长率越高。炉冷时,晶界处析出连续的碳化物,使晶界强度增加,高温塑性提高。热等静压后进行1200 ℃高温固溶处理,合金的晶粒尺寸较为均匀,原晶界处粗大断续状的碳化物变得连续均匀,使合金的横纵向高温伸长率达到36%以上。     

BFe10-1-1铜管扩径拉拔形变分析及其力能预测

为研究实际生产中大口径铜管的扩径拉拔工艺,基于等比例缩小原则,通过理论解析、有限元仿真和实验验证3种途径对BFe10-1-1铜管扩径拉拔的形变规律及扩径力进行研究,探讨了关键工艺参数对扩径过程的影响规律.结果表明:扩径力随扩径系数、管材壁厚和摩擦系数的增大而增大,随模芯半锥角的增大先减小后增大,在模芯半锥角为12°左右...     

变截面管类件无模拉伸工艺的研究

分析了变截面管类件无模拉伸的变形机制及成形可行性，提出了变截面管类件无模拉伸速度或冷热源移动速度的理论计算方法，并提出了变截面管类件无模拉伸的速度模型，经过实验研究证明，本文提出的速度模型较好地表达了变截面管类件无模拉伸速度变化规律。     

Effect of preheating on the microstructure and properties of fiber laser welded girth joint of thin-walled nanostructured Mo alloy

Fiber laser girth welding of a thin-walled nanostructured Mo (NS-Mo) alloy tube was conducted. The microstructures, properties, and residual stresses of the welded girth joints achieved at different preheating temperatures were compared. Combining finite element simulation with experimental data, it was found that as the preheating temperature increased, the maximum welding residual tensile stress monotonically decreased while the tensile strength of the joints increased at first and then declined. At the preheating temperature of 673 K, the tensile strength reached a maximum, which was approximately 50% that of the base metal. The results showed that oxygen content was segregated at the grain boundary of fusion zone during welding and further produced Mo oxides. As the preheating temperature increased, vaporized Mo oxides might escaped from the molten pool, so the oxygen concentration at the grain boundary first decreased. However, when the preheating temperature increased over 773 K, the oxygen concentration rose due to the increased oxidation tendency of Mo at high temperatures and grains in the fusion zone coarsened greatly, while the total area of grain boundaries reduced.     

Reinforcement of Mg/Ti joints using ultrasonic assisted tungsten inert gas welding–brazing technology

Ultrasonic assisted tungsten inert gas welding–brazing technology was developed to refine coarsening columnar α-Mg grains of Mg/Ti joints. In this study, ultrasonic vibration was introduced into molten pool of Mg/Ti joints with frequency of 20 kHz and maximum power of 1·6 kW. The results showed that, with ultrasonic power of 1·2 kW, the morphology of columnar α-Mg grains was refined to approximately equiaxed grains and the average grain size of columnar grains decreased from 200 to ～50 μm. Moreover, the maximum joint strength of joints increased ～18·1% to 228 N mm^?1 over the joints welded without ultrasonic vibration (193 N mm^?1). Furthermore, the optimised Mg/Ti joint fractured at base metal zone rather than fusion zone upon tensile–shear loading, indicating that efficient grain refinement was attained. However, welding voids occurred with the ultrasonic power further increased to 1·6 kW, which resulted in the decrease in mechanical properties.     

AZ80镁合金塑性变形行为及等温挤压过程仿真

在温度为400℃～450℃、应变速率为0.01s-1～50s-1变形条件下,研究了AZ80镁合金的塑性变形行为,讨论了变形温度及应变速率对该合金热变形行为的影响,分析了该合金管材等温挤压的有限元模拟。研究发现,AZ80镁合金晶粒大小随温度的升高而增大,随应变速率的升高而减小;在高温变形时,发生连续动态再结晶,再结晶组织相对较均匀;通过调整挤压速度2mm/s～1mm/s,使该合金挤压出口温度维持在400℃～430℃较小范围内波动,从而保证制品的组织性能和尺寸精度的稳定。     

工业纯钛TA1退火过程中的应力诱导晶粒长大行为

探究了应力对纯钛再结晶行为的影响。在纯钛板的退火过程中施加弯曲应力,并观察一个截面在拉伸和压缩应力下的再结晶过程。制备了变形量分别为20%、40%和60%的工业纯钛TA1轧制板,然后将这些样品置于600 ℃和30 MPa下保温10 min。结果表明,在变形20%和40%的样品中,只观察到少数再结晶晶粒。此外,受应力区域的平均晶粒尺寸大于无应力区域。进一步将变形40%的轧制薄板在600 ℃和30 MPa下保温60和120 min,拉伸应力区域中晶粒的异常生长一直持续到达到临界尺寸,之后晶粒停止生长。再结晶过程中晶粒生长的持续增加可归因于应力促进的位错调节。具有有利条件的晶粒倾向于沿着所施加的应力方向异常生长。然而,钛板内的高密度残余位错导致晶粒生长的驱动力降低,导致临界尺寸的存在。这些发现解释了钛在拉伸和压缩应力下观察到的不同再结晶行为。     

TiAl基合金的高温塑性变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机在变形温度为1 000～1 150 ℃、应变速率为10~(-3)～10~0 s~(-1)的变形条件下,研究Ti-47Al-2Cr-0.2Mo(摩尔分数,%)合金的热变形行为.利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析合金在不同变形条件下的组织演化规律.结果表明:流变应力随着应变速率提高和变形温度降低而增大;在变形过程中,流变应力随着变形量增大而增大,当流变应力达到峰值后趋于平稳,表明合金在变形过程中发生了动态再结晶;热变形过程的流变应力可采用双曲正弦本构关系来描述,平均激活能为337.75 kJ/mol;从合金的组织演化过程中可以看出,合金中不均匀的原始组织得到明显均匀化,变形后的组织是由α_2/γ层片晶团和γ晶粒组成的双态组织,在α_2/γ层片晶团和γ晶粒的晶界交界处发现分布均匀的B_2相,并且随着变形温度升高B_2相数量逐渐减少.     

八连杆压力机传动机构的优化设计

在ADAMS中建立传动机构的铰接点,连接各点建立八连杆机构的虚拟样机模型。参数化各铰接点的横纵坐标作为设计变量,比较各设计变量对工作行程内滑块速度标准差的影响,选择敏感度较大的设计变量作为优化变量。基于曲柄存在条件建立约束关系,以工作行程内滑块速度标准差的最小值作为优化目标。采用广义简约梯度法,引入松弛变量将不等式约束转化成等式约束,用非基变量表示基变量,将目标函数改写成关于非基变量的表达式,进行迭代计算得到优化结果。适当调整优化后设计变量的值,得到最终的结果。与优化前机构对比,工作行程内,最大速度由590 mm·s~(-1)降至425 mm·s~(-1),速度标准偏差由175 mm·s~(-1)降至120 mm·s~(-1)。     

Enhancement of dimensional accuracy of dieless tube-drawing process with vision-based fuzzy control

Dieless tube drawing offers flexibility to reduce the cross-sectional area of a tube only by adopting a drawing speed higher than the feeding speed without requiring dies or a mandrel. However, this promising technique faces the technological challenge of enhancing the drawn part accuracy. The deformation behavior of the process depends on the processing conditions. Therefore, real-time monitoring and control are necessary. A vision sensor was employed to monitor the minimum outer radius, and a fuzzy controller was selected to control the deformation according to the desired geometries by adjusting the drawing speed. Shift reference was introduced to compensate the deformation delay of dieless tube drawing. The dimensional accuracy of the drawn part improved after implementing the proposed control system. However, an oscillation of the profile on the drawn part caused by improper adjustment of drawing speed. An adaptive fuzzy controller was introduced to perform appropriate adjustment of drawing speed on the basis of the deformation characteristics. The result shows that a drawn outer radius accuracy of up to 99.6% was achieved with a 1.6% variation on the axial direction at a 44% reduction ratio. This performance was verified under various reduction ratios and feeding speeds.     

异型断面锥形电柱无模拉伸工艺

文章介绍了一种新型的无模拉伸异型断面锥形电柱的成形方法。通过对异型断面锥形电柱无模拉伸变形机制的研究,制定了电柱无模拉伸加工工艺,提出了无模拉伸速度、冷热源移动速度的变化规律,建立了拉伸速度模型。实验研究证明,该文制定的工艺方案合理,所建立的速度模型较好地表述了无模拉伸速度变化规律,具有实用价值。