粉末挤压流变学研究(一)——螺杆挤压输运流变过程探讨

详细分析了螺杆挤压过程中粉末／粘结剂混和料的相转变过程,即在挤压过程中实现喂料由固体变为熔体的熔融过程。采用实验观察总结基础上优化出的简化几何模型,建立了一种称为拖曳迁移过程的熔融机理。通过对这种喂料由固相到熔体的相转变过程的机理分析,推导出了极具代表性的单螺杆挤压机内喂料挤压输运的流变学基本方程——固体床分布函数Ｘ（Ｚ）的数学表达式。本文采用的简化几何模型再求解复杂物理问题的方法及其结果,对粉末挤压技术的研究和挤压工艺参数的制定具有指导意义和重要参考价值。     

某新型粉末高温合金热压缩变形特性的研究

采用Gleeble-1500热模拟机研究了某新型粉末合金在变形温度为1070～1170℃、应变速率为5×10-4s-1～2×10-1s-1的热压缩塑性变形行为,分析了合金流变应力、应变速率、变形温度之间的关系。结果表明,该合金的真应力-应变曲线在高应变速率下(ε≥2×10-2s-1),呈现出典型的动态再结晶特征,低应变速率下(ε≤2×10-3s-1),呈现动态回复特征;热塑性变形流变行为可用包含Arrhenius项的Z参数描述;随着变形温度的提高,该合金的应变速率敏感指数值变化很小。     

AC4CH(ZL101)合金半固态压缩变形试验

通过AC4CH合金半固态压缩试验研究,揭示AC4CH合金压缩变形特性及半固态组织演变行为.为确保压缩过程试件温度的恒定,试件在电阻炉中进行压缩变形.通过设定的温度传感器和控制装置控制二次加热的加热路径和保温温度.结果表明,变形速率对半固态合金流动应力的影响呈幂指数关系,变形速率还影响压缩试件的破裂行为.     

粉末高速压制技术的发展现状

粉末高速压制成形（HVC）技术在2001年由瑞典H6ganasAB公司提出,并在瑞典Hydropulsor公司生产的HVC设备上实现了速度≤10m·s^-1的压制成形。高速压制成形原理是通过应力波在粉体中的传播使粉末致密,该技术具有压制生坯密度高、密度分布均匀、产品综合性能优异的特点,可以通过连续多次压制实现小设备压制大零件等,所以备受青睐。多个国家的研究者开展了相应的研究工作,材料涉及铁、铜、钛及其合金、磁性材料、陶瓷材料等。高速压制的粉末致密化机理不同于传统压制,今后还有待进一步深入开展研究。     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

粉末颗粒压制变形的细观模拟分析

基于离散体的有限元法对粉末颗粒压制过程进行了细观数值模拟,考察了典型位置颗粒的应变过程、不同位置颗粒的变形差异以及颗粒在不同压制力下的应变情况。分析表明,压制过程中粉末颗粒的变形主要分为小变形初级阶段、应变剧烈的主变形阶段和应变趋于稳定阶段,模壁界面摩擦对于模壁区域颗粒的变形和压制密度有显著影响,增加压坯压制力并不能无限的提高压坯密度。     

一种采用圆环压缩测定材料应力—应变函数关系的方法

基于连续速度场的上限流动模型，提出了一种采用圆环压缩法测定单一曲线假设条件下的应力－应变函数关系的新方法，并采用该法测得铝青铜ＱＡＬ－１０－３－１．５的应力－应变函数关系。     

焊接应力变形原理若干问题的探讨(一)

在焊接加热和冷却过程中,组成焊件的小窄条之间不可能存在完全刚性拘束,端面不可能保持平面,会分别产生凸出和凹进,平截面假设不成立。不用平截面假设也可以得到类似的焊接残余应力分布。焊缝不存在残余压缩塑性应变,只存在拉伸应变,焊缝和近缝区残余压缩塑性应变分布和大小的传统观点不成立。提出新的近似用熔池最宽处温度分布表示的拉伸塑性应变分布原理图及其相应的计算公式。     

一种镍基单晶高温合金压缩蠕变强度的各向异性

研究了镍基单晶高温合金压缩蠕变强度的各向异性．结果表明,压缩蠕变强度的取向依赖性与温度有关,其由大到小的排序分别为：１０２３Ｋ－［１１０］,［１１１］,［００１］;１１２３Ｋ－［１１０］,［００１］,［１１１］,当蠕变速率小于８×１０－５ｓ－１时,［００１］与［１１０］间的各向异性减弱;１２２３Ｋ－［１１０］,［００１］,［１１１］,但［００１］与［１１０］间的各向异性变得非常弱,通过蠕变门槛应力分析,确定了上述取向在不同区域中的蠕变控制机制,拼据此解释了压缩蠕变强度的各向异性．     

水雾化Ni-16Cr-XAl-3Fe(X=4.5,9.0,13.5,18,%)合金粉末成形与压缩性能研究(英文)

研究了高压水雾化Ni-16Cr-XAl-3Fe(X=4.5,9.0,13.5,18,质量分数,%)合金粉末的压缩与成形性能。结果表明,Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末的显微硬度随Al含量的增加而增大。水雾化Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末的压制行为可以通过黄培云双对数压制方程进行描述。通过理论计算发现,高Al含量的合金粉末压制过程中出现严重的加工硬化,从而使高Al含量的Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末难以压制成形,压坯出现分层和开裂。出现上述现象的原因主要是由于高Al含量的Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末中含有一定数量的Ni3Al或NiAl金属间化合物析出相。     

螺旋压缩弹簧的加速贮存行为研究

为评价T9A螺旋压缩弹簧的室温松弛特性,利用小吨位电子式万能材料试验机,对其在不同温度条件下进行高温压缩加速试验,研究弹簧的应力松弛行为。基于粘弹性体模型,揭示应力松弛过程中弹性应变向塑性应变的转化特性与塑性应变随松弛时间的变化规律。结果表明:螺旋压缩弹簧的应力松弛行为与标准的金属相似,均分为2个阶段;温度对第二阶段的松弛速率具有显著影响。基于应力松弛过程的热激活特性,建立T9A螺旋压缩弹簧的贮存寿命预测方程,并对弹簧的室温贮存寿命进行合理预测:在保持126 N的压缩载荷条件下,弹簧在25 ℃室温下,满足载荷损失率（?P/P）小于12%的贮存20 a的寿命要求。     

高速压制成形粉末流动过程的格子Boltzmann方法数值模拟

根据高速压制工艺过程的特点,底部和侧面边界采用反弹与反射的混合格式,顶部通过改变分布函数构造能模拟动态压制过程的边界格式。利用粉体的初始密度和压制最大理想密度建立一个动态的松弛函数来代替格子Boltzmann方法的固定松弛时间。对圆柱体及单级台阶的圆柱体模具的高速压制成形过程进行二维数值模拟,直观显示压制过程中粉末的流动以及应力波的形成与传播过程。模拟结果表明:模具形状对应力波的波形有较大影响;压制完成后,圆柱体压坯最大密度差为12 mg/cm3,密度分布均匀且左右对称,压坯顶部和底部密度较中间部分密度稍大,与实验结果基本相似;圆柱体压坯中存在密度较低的横向窄带区域,揭示成形坯有可能形成分层或断裂。     

热压缩过程中Mg-Nd-Zn-Zr合金流变应力的预测(英文)

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.4Zr(质量百分数,NZ30K)合金进行等温热压缩试验,变形温度范围为350～500℃,应变速率范围为0.001～1s-1。为消除变形热的影响,对高应变速率条件下的流变应力进行修正。利用修正后的流变应力数据,建立双曲正弦本构方程。双曲正弦本构方程中的常数可表达为应变的函数。利用建立的本构方程所预测的流变应力与实验结果吻合得较好,说明该本构方程可以用来预测NZ30K合金在热变形过程中的流变应力。     

焊接应力变形原理若干问题的探讨(二)

提出焊接残余应力形成和消除原理:焊接残余应力不是压缩塑性应变引起的,而是由于焊缝和近缝区金属在\     

水雾化Ni-16Cr-XAl-3Fe(X=4.5,9.0,13.5,18,%)合金粉末成形与压缩性能研究(英文)EI北大核心CSCD

研究了高压水雾化Ni-16Cr-XAl-3Fe(X=4.5,9.0,13.5,18,质量分数,%)合金粉末的压缩与成形性能。结果表明,Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末的显微硬度随Al含量的增加而增大。水雾化Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末的压制行为可以通过黄培云双对数压制方程进行描述。通过理论计算发现,高Al含量的合金粉末压制过程中出现严重的加工硬化,从而使高Al含量的Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末难以压制成形,压坯出现分层和开裂。出现上述现象的原因主要是由于高Al含量的Ni-16Cr-XAl-3Fe合金粉末中含有一定数量的Ni3Al或NiAl金属间化合物析出相。     

高能球磨对3%C-Cu粉末压制特性的影响

针对石墨／铜基复合材料存在烧结膨胀的特点，提出用粉末压制、真空热压烧结和热挤压相结合的致密化工艺。为给后续的烧结提供相对密度较高、质量好的冷压坯，采用刚性模常温单向压制方法研究高能球磨3％C—Cu（质量分数）粉末的压制压力与相对密度的关系，用黄培云压制理论考察球磨粉末的压制特性。用扫描电镜和场发射扫描电镜分别研究高能球磨粉末的微观组织和微区成分。结果表明，压制压力相同时，粉末压坯相对密度随高能球磨时间的延长而逐渐减小。高能球磨时间相同时，粉末压坯相对密度随压制压力的增加而增大。随着高能球磨时间的延长，粉末体越来越难压制。压制压力和保压时间分别为700MPa和30s时，所得粉末压坯的质量较好。     

热压缩流变应力曲线的修正方法

对低碳Si-Mn系TRIP钢的单次热压缩实验的结果进行了研究.根据熔点时压缩应力极小的状态,提出了一种简单的修正热效应对热压缩流变应力影响的方法.结合修正摩擦对热压缩流变应力影响的理论公式,修正了实验数据的误差.     

Mg-Gd-Y-Zr镁合金热压缩流变应力的研究

采用恒应变速率高温压缩模拟实验，对Mg-Gd-Y-Zr镁合金在应变速率为0．001～1．0s^-1、变形温度为150～500℃条件下的流变应力行为进行了研究，计算了变形激活能及相应的应力指数，建立了峰值流变应力方程。结果表明：在恒温条件下，合金的流变应力随应变速率的增大而增大；在恒应变速率条件下，合金的流变应力随温度的升高而降低；在350-500℃，0．001～1．s^-1的变形条件下，变形激活能和应力指数分别为2215kJ／mol和368；流变应力方程计算出的峰值应力与真实值基本吻合。     

连铸板坯连续矫直过程充分利用钢高温特性的研究

在连续矫直过程中,铸坯温度高,蠕变及应力松弛现象十分明显,坯壳处于高温、低应变和低应变速率的状态。在Gleeble-3500型热/力模拟试验机上模拟连铸坯连续矫直的工艺条件,对普碳钢的高温蠕变、应力松弛等进行了定性实验,实验结果表明,该条件下钢的蠕变及应力松弛速度很快。以某钢厂板坯连续弯曲、矫直改造为例,计算了连续矫直过程中坯壳固液相界面处的矫直应变。现场实际应用效果表明,通过采用矫直区由两段光滑连接的曲线段组成的设计方案,对连续矫直区合理布置,从而充分利用钢的高温蠕变及应力松弛现象,对降低矫直应变速率,提高连铸坯质量有很重要的意义。