快速凝固AlFeX耐热铝合金喷射沉积坯锻造成型工艺试验研究

喷射沉积AlFeVSi合金锭坯需要采用高温（450℃）锻压来实现致密化．通过沿不同取向锻压试验了解了喷射沉积坯及其压实坯的变形能力和锻造损伤情况，采用钢包套锻造工艺制备了完全致密化的喷射沉积Al-9．20Fe-1．37V-2．30Si合金锻件．通过金相、透射电镜、扫描电镜、力学性能检测等研究手段研究了锻造变形对喷射沉积A1FeVSi合金锻坯组织性能的影响．结果表明，喷射沉积AlFeVSi合金坯可以通过锻压变形实现致密化，达到冶金结合状态．喷射沉积AlFeVSi合金压实坯锻造道次压下率可以确定为20—40％，锻造加载方向最好是垂直于喷射沉积原坯沉积面，且需增加可塑性包套来限制侧表面的自由变形．采用钢包套自由锻造工艺可以在累积78％的压缩变形率条件下制备具有良好组织性能的锻造制品．     

喷射成形7055铝合金的应力腐蚀性能研究

以喷射成形7055铝合金为研究对象,通过室温拉伸、光学显微镜和扫描电镜等分析方法,研究了载荷应力和浸泡时间对7055铝合金腐蚀性能的影响。研究结果表明,随着应力载荷的提高、腐蚀时间的延长,试样的强度并未出现明显的下降,但材料的塑性明显降低。腐蚀应力越接近材料的屈服强度,塑性下降越明显,抗拉应变和延伸率均降低,在腐蚀液中,极化曲线测试也表现出同样趋势。试样表层部分区域有明显的点蚀和晶间腐蚀空洞。拉伸时,腐蚀缺口处会产生明显的应力集中成为起裂源,导致材料塑性下降,从拉伸断口分析可知,断口边缘被腐蚀区域为明显的沿晶断裂。     

高强铝合金半固态成形技术研究进展

利用半固态成形技术制备高性能铝合金是现代材料成形技术的重要研究方向.介绍了几种高强铝合金的新型半固态成形技术,如倒锥形通道浇注法、流变挤压成形法、原位反应液相线铸造法等,分析了半固态成形高强铝合金的组织和性能,找出了其中存在的问题,为今后的研究开发指明了方向.     

喷射成形技术在铝合金制备中的应用

介绍了喷射成形技术在超高强铝合金、高比强度和高比模量铝合金、高硅铝合金、低膨胀和耐磨铝合金、耐热铝合金、颗粒增强铝基复合材料制备上的应用.与传统工艺(普通粉末冶金、铸造)相比,喷射成形技术在铝合金的制备上体现了很大的优越性和开发潜力.     

喷射成形7055超高强铝合金锻件开裂原因

某航空机轮用喷射成形7055超高强铝合金锻件在静压试验中提前开裂。结合锻件的热加工锻造工艺、热处理工艺和静压试验条件,采用宏观观察、电导率测试、力学性能测试、低倍组织检验、金相检验、断口及有限元模拟分析等方法,分析了锻件开裂的原因。结果表明：该锻件在静压试验中开裂的失效模式属于一次性的过载断裂;由于其定位孔较深、根部直角应力集中,在螺栓定位孔径根部萌生裂纹,尖角处机轮锻件流线对裂纹的形成与扩展有促进作用。减小定位孔深度、增加孔径根部圆弧过渡处圆角、优化热处理工艺可以有效地提升该锻件静压试验的失效强度,使其满足验收要求。     

工艺参数对钼粉烧结体近等温包套锻造成形过程中应变的影响

运用有限元软件对钼粉烧结体近等温包套锻造成形过程进行了分析.讨论了不同工艺参数(温度、摩擦因数、锻造速率)对应变分布的影响.结果表明:随着锻造温度的升高,坯料的平均等效应变逐渐增大,但变形不均匀;随着摩擦因数的增加,坯料平均等效应变逐渐增大,同时由于变形不均匀容易出现断裂裂纹;锻造速率对坯料应变的影响不显著.通过正交实验分析得知,温度对变形均匀性影响最显著.     

铝合金板成形性及成形工艺研究现状

介绍了铝合金板材成形过程中影响其成形性能的主要因素,提高铝合金成形性能的先进成形工艺,以及有限元分析技术在铝合金板成形领域应用中的进展.指出开展对高性能铝合金板成形性能的实验研究与成形工艺有限元数值模拟有利于拓宽高性能铝合金板成形件在高技术领域的应用.     

高强铝合金的研究现状及进展

阐述了高强铝合金的微观结构及其与性能之间的关系,从材料自身和热处理工艺两方面介绍了强韧化制度,并介绍了当前比较成熟的制备Al-Zn-Mg-Cu系合金的新技术、喷射成形及金属基复合材料的制备,就今后的研究开发提出了一些建议.     

直升机轮毂材料用喷射成形7055铝合金性能

目的 研究一种新型直升机轮毂用材料。方法 采用喷射成形工艺制备了7055铝合金轮毂,与传统2A14铝合金材料对比分析,分析了其组织结构（晶向结构、致密度等）、宏观性能（抗拉强度、屈服强度等）、静压试验以及L-T方向断裂韧性等。结果 喷射成形7055铝合金组织为细小的等轴晶组织,合金相均匀弥散分布,无宏观偏析、疏松、孔洞等铸造缺陷,其抗拉强度比传统2A14铝合金高出33.3%,承载能力高出39.4%。结论 喷射成形7055铝合金,可有效替代2A14等传统直升机轮毂材料,改善轮毂的稳定性和安全性,推进轮毂材料的国际化水平。     

钛合金多向锻造数值模拟

目的研究TC4钛合金在多向锻造过程中的变形行为。方法基于Deform-3D模拟软件平台,对钛合金的多向锻造变形过程进行有限元模拟分析,研究不同工艺参数(锻造温度、锻造速度、锻造工步)下合金最大主应力、等效应变和载荷最大值的变化规律。结果多向锻造的每工步锻造为典型的镦粗过程,坯料中心部位一直受压应力作用,鼓肚处则出现最大拉应力。随着锻造温度的升高和锻造速度的减小,最大压应力和拉应力均减小,多工步锻造之后合金主应力场分布更加均匀。随着锻造工步的增加,坯料等效应变增大且中心大变形区域体积分数增加。最大载荷随锻造温度的升高和锻造速度的降低而减小,相同参数下不同锻造工步的载荷最大值变化不大。结论锻造温度、锻造速度、锻造工步对TC4钛合金多向锻造变形行为有显著的影响,适当选择多向锻造工艺参数,可以降低载荷并获得均匀性较好的坯料。     

高强铝合金圆筒的稳定性

以高强铝合金圆筒为研究对象,研究了其在恒温恒载条件下长期承载后的尺寸稳定性和力学性能稳定性.结果表明:该高强铝合金圆筒在40℃温度下承载0.78σ0～0.92σ0约2×104h以后,其圆度有不同程度的减小,其蠕胀速率与试验载荷之间成指数关系,其环向力学性能与试验前相比,没有显著性差异.     

液态模锻在铸铝合金中的应用研究

铸铝合金是一种应用比较广泛但是成形较为困难的金属材料，通过液态模锻技术，可以有效地提高材料的成形性能，降低制件、尤其是复杂形状制件的制造成本。铸铝合金制件通过液态模锻成形后，可以达到或接近普通锻件的各项力学性能指标。利用ZL l03合金进行液态模锻试验，所得到的制件的屈服强度为320MPa，硬度HB为110，延伸率为7．0％。     

锻造变形量对7050合金组织和性能的影响

对两种不同锻造变形量的7050铝合金的组织和性能进行研究,分别考察组织均匀性、再结晶分数、粗大第二相比例和拉伸性能、断裂韧性等,分析锻造变形量对7050铝合金组织和性能的影响。结果表明,锻造变形量70%样品的再结晶分数(10%)和粗大第二相比例均小于变形量50%的样品,组织均匀性也更好;并且变形量70%样品的强度高出变形量50%样品约30 MPa,延伸率和断裂韧性也明显优于变形量50%的样品。因此,较大的变形量有利于获得均匀的组织和优异的综合性能。     

TiB2.TiAl3/2024Al复合材料多向锻造数值模拟研究

目的 研究TiB2.TiAl3/2024Al复合材料多向锻造金属流动行为,以及锻造温度、锻造道次对复合材料再结晶行为及基体晶粒尺寸的影响。方法 将TiB2.TiAl3/2024Al复合材料的本构模型及再结晶动力学模型导入Deform-3D有限元模拟软件中,建立复合材料多向锻造的数值仿真模型。通过数值仿真方法分析锻造温度和锻造道次对复合材料多向锻造组织的影响规律。结果 多向锻造变形过程中,剧烈塑性变形和动态再结晶主要分布在材料试样内部的呈“X”形状的区域,单次下压最大等效应变为1.42。锻造1道次时,锻造温度从350 ℃升至500 ℃,再结晶体积分数从65.0%升至69.7%,平均晶粒尺寸由350 ℃的24.6 μm降至500 ℃的21.5 μm。在450 ℃锻造温度下,1道次锻造后,再结晶体积分数为69.2%,平均晶粒尺寸由铸态的45.0 μm减小到21.9 μm;2道次锻造后再结晶体积分数为89.5%,平均晶粒尺寸为16.3 μm;3道次锻造后坯料的再结晶体积分数为96.1%,平均晶粒尺寸为14.3 μm。与试验结果比较可知,模拟结果准确可靠。结论 提高锻造温度和增大锻造道次可以促进试样发生动态再结晶,从而达到细化晶粒的目的。     

高纯铝多向锻造大塑性变形过程的数值模拟及实验研究

采用多向锻造的方法研究室温下锻造道次对高纯铝组织的影响,并用三维DEFORM软件对实验过程进行模拟。结果表明:经3次多向锻造后,高纯铝试样横截面上形成1个X形的细晶区及4个粗晶区,随锻造道次增至9,细晶区的面积不断扩大,粗晶区的面积不断缩小,但细晶区与粗晶区的晶粒尺寸差异并未消除。当高纯铝试样心部的等效应变量达到2.5时,心部再结晶晶粒尺寸达到70μm,继续增加心部的等效应变至6.0,心部的晶粒不再随等效应变量的增加而细化,达到晶粒细化的极限。而当试样边部难变形区和自由变形区的等效应变量增至4.0时,其再结晶晶粒仍随等效应变量的增加而细化,未达到晶粒细化极限。这表明局部等效应变量及局部变形方式均是影响高纯铝晶粒细化的重要因素。     

锻造技术在轻金属中的应用

随着社会的发展,材料的研发与设计向着轻量化、高强化发展,轻金属在航空航天以及汽车工业上表现出了良好的应用潜力,同时也对材料加工成形方式,如锻造技术等提出了更高的要求。简要介绍了金属锻造技术,如自由锻造、等温锻造和多向锻造技术,分析了锻造技术在轻量化金属如钛合金、铝合金以及镁合金上的应用,经过锻造处理后,金属的微观组织及力学性能得到了提升,锻件质量得到了改善。还介绍了数值模拟在锻造过程中模具设计及工艺优化上的研究及应用现状,同时对金属锻造未来向精密化、复杂化以及智能化的发展趋势进行了分析与展望。     

基于自由弯曲技术的6061铝合金管的弯曲成形性能研究

目的 对6061铝合金管开展三维自由弯曲成形的研究。方法 对不同弯曲半径的铝合金管进行了弯曲模拟成形,并根据模拟结果对铝合金管进行实际成形研究。结果 根据对6061铝合金管进行的弯曲半径为60, 70, 80 mm的有限元模拟成形结果,发现管材壁厚中性层向弯曲外侧发生明显偏移,且弯曲半径越小,向弯曲外侧的偏移量越大;管材内侧管壁增厚,最大增厚为17.2%,管材外侧壁厚减薄,最大减薄不超过4%,发现随着弯曲半径的减小,管材内侧增厚愈发明显,而减薄变化较小,同时对管材截面畸变进行分析,发现最大椭圆度不超过8%;通过对比模拟结果、实验结果与设计模型,发现管材模拟的弯曲半径最大偏差不超过8%,实验结果则不超过6.5%,而管材模拟的弯曲角度最大偏差不超过4.5%,实验结果则不超过3%,同时发现当弯曲较小时,内侧发生明显起皱,而弯曲外侧也有轻微壁厚减薄导致的畸变缺陷,这与模拟结果吻合。结论 管材壁厚中性层向弯曲外侧偏移与自由弯曲系统轴向推力PL有关,轴向推力使得管材的受压区域增加,而受拉区域减小,导致壁厚中性层外移;实验结果与模拟结果相吻合,验证了模拟对实验成形指导的可靠性。     

1100铝合金双滚轮滚压包边模拟及实验研究

目的 研究双滚轮滚压包边工艺在1100铝合金包边成形中应用的可行性。方法 结合有限元模拟和L16(45)的正交模拟试验,研究1100铝合金双滚轮滚压包边过程中翻边高度、TCP-RTP距离、滚轮半径、圆角大小及滚压速度等因素对包边成形情况的影响规律,以及各因素对波浪起皱量及伸缩量的影响趋势,分析缺陷产生机理。结果 各工艺参数对波浪起皱量和伸缩量的影响显著性排序分别为：翻边高度＞TCP-RTP值＞滚轮半径＞圆角半径＞滚压速度;圆角半径＞滚压速度＞翻边高度＞滚轮半径＞TCP-RTP值。双滚轮滚压包边中使1100铝合金板材产生波浪起皱和伸缩量的临界应力分别为30和20 MPa。结论 根据正交试验结果选取最优参数组合进行模拟和实验,结果表明实验结果波浪起皱系数与伸缩系数分别为4.20%和4.98%,成形质量较高,证明了双滚轮滚压包边的工艺合理性。     

堆内构件钴基合金熔覆层组织及性能研究

目的 确保堆内构件的限位精度,防止由于磨损而造成关键间隙超差,在键与槽、销与键之间的配合面熔覆钴基合金层,以提高耐磨性。方法 分别通过激光堆焊、氩弧焊堆焊、氧乙炔堆焊等方法制备钴基合金熔覆层,研究熔覆层的显微组织结构、力学性能、耐腐性能等。结果 激光堆焊熔覆层、氩弧焊堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层的枝晶臂直径测量值分别为15.28、20.09、21.91 μm。激光堆焊熔覆层、氩弧焊堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层平均摩擦因数分别为0.183 598、0.461 085、0.625 683。激光堆焊熔覆层、氩弧焊堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层平均磨损量分别为0.54、0.90、1.43 g。结论 氩弧焊堆焊熔覆层的稀释率大于激光熔覆堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层的稀释率。EDS线扫结果表明,氩弧焊堆焊熔覆层的Fe含量随着层数的增加而阶梯性下降。在B含量为1 200 mg/kg、Li含量为3.4 mg/kg的H3BO3和LiOH混合溶液中,氩弧焊堆焊熔覆层的耐蚀性最弱,激光堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层的耐蚀性相近。激光堆焊熔覆层综合力学性能最优,氩弧焊堆焊熔覆层的次之,氧乙炔堆焊熔覆层的最差。激光堆焊熔覆层的耐磨性能最优,氩弧焊堆焊熔覆层的次之,氧乙炔堆焊熔覆层的最差。通过激光熔覆技术可以获得优质的钴基合金熔覆层,有望确保堆内构件的限位精度,防止由于磨损而造成关键间隙超差。