深冷处理消除7A04长条构件残余应力的建模与仿真

建立了7A04铝合金长条构件深冷处理过程瞬态应力场的有限元模型,在构件瞬态温度场数值模拟的基础上,采用热-力顺序耦合方法对该构件深冷处理过程各阶段的瞬态应力场及残余应力场进行了数值模拟.数值模拟结果表明,该长条构件经深冷处理后其最大残余应力(Mises应力)从淬火状态的314.8 MPa降至152.6 MPa,残余应力幅度Δσ减小37.5%.     

深冷处理消除铝合金板材残余应力的建模与仿真

介绍了用(热)弹塑有限元技术对铝合金板材深冷处理过程进行建模与仿真的基本原理.基于实验研究探讨了深冷处理数值模拟所需的7075铝合金材料的物性参数.运用ABAQUS6.5有限元软件,对7075铝合金板材深冷处理过程瞬态温度场与应力场进行了数值模拟.数值模拟得到的残余应力值与已发表文献的实验结果比较一致.最后分析了不同厚度铝合金板材的深冷处理应力消除效果.     

7050铝合金板材深冷处理时温度场的数值模拟

基于实验测定的7050铝合金试件深冷处理的中心温度曲线,运用反传热法计算了试件深冷处理时的表面换热系数;应用有限元分析软件ANSYS计算了7050铝合金深冷处理时的温度场。研究表明7050铝合金深冷处理时的温度场与传热是非线性的,中心温度曲线的计算结果和实验结果比较吻合。     

Al-Cu-Mg-Zn超硬铝合金盘类构件塑性变形性能及锻造成形工艺的研究

目的 为了有效改善Al-Cu-Mg-Zn超硬铝合金盘类锻造构件成形精度和力学性能.方法 通过对代号7A04的Al-Cu-Mg-Zn系超硬铝合金进行热压缩实验,分析其流变行为;通过应力-应变数据,建立本构方程及热加工图.将构建的7A04超硬铝合金材料模型导入有限元分析软件中,同时对锻件成形过程进行仿真模拟并优化.结果 获得了基于Arrhenius模型的流变应力本构方程;确定了7A04超硬铝合金最适宜的加工区域,为后续的仿真模拟提供指导;基于7A04超硬铝合金盘类构件锻造成形有限元仿真模拟分析结果,获得了变形均匀锻件的最优方案.结论 通过全尺寸锻造生产实验对模拟分析结果进行验证,获得了变形均匀且无锻造工艺缺陷的7A04超硬铝合金盘类构件.     

热磁耦合下淬火考虑相变的温度场有限元分析

外加磁场淬火的温度场分布模拟是一个新的领域，研究了比热容在居里温度附近的突变，建立了外加磁场淬火时瞬态温度场和相变计算的数学模型；建立了包含磁场作用的热传导方程；建立了统一的有限元基本方程，得到热磁耦合作用下瞬态温度场的分布，并进行了测试。结果表明：外加磁场淬火后，冷却速度减小，冷却曲线变缓；工件的硬度略有上升。     

带台阶厚壁管类工件水淬的计算机模拟

本文以金属淬火冷却过程的连续过冷沸腾换热理论为基础,利用热分析和热结构耦合分析的有限元算法,以有限元分析软件ANSYS为分析工具,对45钢带台阶厚壁管类工件水淬过程进了计算机模拟,得到瞬态温度场、瞬态应力场以及残余应力场分布,并对计算结果进行分析.     

贯穿件环焊缝多道焊温度场数值模拟

以贯穿件构件为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,建立了其环焊缝多道焊温度场的有限元模型,采用双椭球热源模型,应用生死单元技术,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现了热源在环焊缝上的移动加载,模拟得到了贯穿件环焊缝多道焊焊接过程的瞬态温度场及各点的焊接热循环曲线.结果表明:模拟得到的温度场结果符合实际情况.多道焊温度场模拟方法能准确计算出其温度场,为以后研究贯穿件焊接过程的残余应力场数值模拟提供了依据.     

7B04铝合金厚板生产过程优化的数值分析

为了优化7B04铝合金厚板生产过程,对7B04铝合金厚板生产过程中淬火、压光、拉伸过程应力场的变化和分布情况进行了数值分析.结果表明:压光过程可以降低淬火应力并使淬火应力分布均匀化,但这种作用被后续的拉伸过程大大减弱,并且压光过程导致板材两端产生较大的应力集中区域;拉伸是降低铝板材应力和使应力均匀分布的关键环节;当纵向塑性延伸率为2.5%时,拉伸效果最好.     

铝合金在盐水环境中腐蚀性能的电化学研究

为了深入研究温度对铝合金材料的腐蚀行为和机理,采用盐水腐蚀方法研究了其在高温条件下的电化学特性及腐蚀机理.选用7A04和5A06铝合金作为研究对象,在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,利用增重法、蔡司显微镜并结合电化学测试方法研究了其在20~80 ℃范围内的腐蚀性能,分析了腐蚀产物的微观形貌,探讨了腐蚀机理.结果表明：两种铝合金试样的腐蚀速率均随温度升高而增大.在Tafel极化曲线图中,对于同一种铝合金,自腐蚀电位随腐蚀温度增加向负方向移动,自腐蚀电流密度和年腐蚀深度随腐蚀温度增加而减小.对同一腐蚀温度下的两种铝合金,5A06铝合金自腐蚀电位低于7A04铝合金,腐蚀电流密度和年腐蚀深度均小于7A04铝合金.电化学阻抗图谱中,两种铝合金在不同条件下的Nyquist图均存在一个容抗弧,极化电阻随腐蚀温度增加而减小.对于同一种铝合金,在3.5%氯化钠溶液中的腐蚀速率会随着温度的升高而增大;在同一腐蚀温度下,5A06铝合金比7A04铝合金更容易发生腐蚀,但腐蚀速率比7A04铝合金慢.     

7A04铝合金动态再结晶的临界应变研究

通过Gleeble热力模拟获得了7A04铝合金恒温和恒应变速率条件下的压缩应力-应变曲线,温度范围和应变速率范围分别为350～450℃和0.01～10s-1。在峰值应力的双曲正弦模型基础上,测定了7A04铝合金热变形激活能Q;并利用加工硬化率θ和Sellars模型结构,自主建立了7A04铝合金动态再结晶的临界应变本构模型。结果表明:由动态再结晶临界应变本构模型得到的结果与Gleeble热力模拟实验结果基本吻合,该本构模型可较准确地预测7A04铝合金热成形过程中的动态再结晶发生的临界点。     

热处理工艺路径对9Ni低温钢组织和性能的影响

对9Ni低温钢进行淬火＋回火（QT）、淬火＋淬火＋回火（QQT）不同工艺路径的热处理试验,分析了不同热处理工艺路径下9Ni低温钢组织和性能的影响。结果表明：不同的热处理工艺路径直接影响9Ni低温铜最终的性能。相较于淬火＋回火（QT）工艺路径,采用含有两相区淬火的QQT工艺能明显提高9Ni低温铜的低温韧性,但降低强度。在淬火＋回火（QT）工艺路径下,随着回火温度的升高,9Ni钢回火析出组织更加充分均匀,其低温韧性呈上升趋势。在淬火＋淬火＋回火（QQT）工艺路径下,9Ni钢的低温韧性随两相区淬火温度的升高呈下降趋势。     

Investigating the effect of quench environment and deep cryogenic treatment on the wear behavior of AZ91

Deep cryogenic heat treatment is a conventional supplementary treatment for steels to improve their wear resistance and hardness. Despite a variety of researches about steels, lack of investigation for the other alloys and materials is obvious. In this study, the effect of the deep cryogenic heat treatment and different quenching environments on the magnesium alloy (AZ91) was investigated via the optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), hardness evaluation and wear test. For this purpose, the samples were solutionized at 420 °C for 24 h followed by quenching in different environments of water, air and liquid nitrogen. After that the samples were deep cryogenically treated in liquid nitrogen, followed by aging. Results show that deep cryogenic heat treatment improves the hardness and wear resistance. This behavior is a consequence of aluminum atoms jumping to the nearby defects, including dislocations. Moreover, it was clarified that increasing the cooling rate of quench environment improves the hardness after aging and that the predominant wear mechanism is abrasive.     

超声冲击纳米化对7B04高强铝合金疲劳性能的影响

探讨了超声波冲击表面纳米化作用后对7B04高强铝合金疲劳性能的影响,研究得到,应用超声波冲击表面纳米化技术,使7B04高强铝合金表面得到晶粒度10-50nm的纳米层,层厚约为20-50μm,并形成了由表面向里层的晶粒尺度从小到大的梯度结构,而且晶粒取向与冲击行走方向具有趋向一致性,超声波冲击作用于试样表面后形成了约为200Mpa的残余压应力层,使原来潜在的、或已存在的微小表面裂纹被压合,可提高7B04高强铝合金材料的疲劳寿命5-10倍。     

铝合金铸锻联合成形工艺毛坯冲制质量控制研究

目的提高铝合金铸锻联合成形工艺毛坯冲制良品率。方法采用优化模具设计、设备配置,增加模具保温、坯料预润滑和坯料预处理工序等综合治理方法,开展生产实验研究。结果铝合金铸锻联合成形工艺毛坯冲制良品率由原来的不足85.63%,提高到了97%的稳定水平。结论7A04铸铝坯料的冲制成形条件,比7A04挤压棒材的冲制成形条件要求高,用7A04铝合金铸造坯料代替7A04铝合金棒材冲制工件时,必须对毛坯冲制成形工艺进行细致的完善。     

铝合金的深冷处理研究

铝合金在工业生产上的应用极其重要,对其进行深冷处理有着重要的意义。深冷处理不仅可以改善铝合金的力学性能,还能大幅度提高工件的使用寿命,使得铝合金的深冷处理可以广泛的应用于生产实践中。现今,国内外对深冷处理的研究较为丰富,但多数是关于高速钢等黑色金属的,对于铝合金的深冷处理的研究还显得不够系统与深入。本文结合了国内外学者对于铝合金的深冷处理的研究成果并结合自己的看法,对深冷处理对铝合金的性能影响、铝合金深冷处理机理的研究以及铝合金的深冷处理工艺等进行了综述,并对未来的研究方向提出自己的看法,以期为以后的研究提供一定的参考。     

FEM model for the thermo-mechanical characterization of friction stir spot welded joints

A simulation study of the Friction Stir Spot Welding process for the lap-joining of thin aluminum sheets was carried out using the FEM code DEFORM 2D. The special feature of the developed FEM model is a 2D approach used for the simulation of a 3D problem, in order to guarantee a very simple and practical solution able to achieve results in a very short time. A set of experiments was performed by means of a CNC machine tool and FSSW lap joints on AA6060-T6 aluminum alloy plates were obtained. The experimental results were used as reference cases for the model validation. A set of tests was carried out by varying the process parameters, namely rotational speed, axial feed rate and plunging depth. Axial welding forces and temperature distribution in the joining region were recorded during the tests and their dependency from the welding parameters was studied. Shear tests were also performed to evaluate the quality of the joints as function of the welding conditions. A satisfactory matching between numerical and experimental data was found (average errors ranging around 10 %), confirming the good predictive ability of the FEM model. The FEM simulations were finally used for the prediction of the joint shear resistance.