镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究

为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性,以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律,对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究,分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数,并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件,并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为16.7%。     

Ti55钛合金整体壁板电脉冲辅助压弯成形失稳研究

高温钛合金网格筋壁板相较于传统的铝合金筋壁板结构效率更高,但是室温下钛合金整体壁板难以成形。利用电流电致塑性效应和焦耳热效应能有效降低成形载荷、提高成形极限,并且能有效避免钛合金在加热中被严重氧化。本研究建立了Ti55整体壁板电脉冲辅助压弯成形的电-热-力耦合有限元模型,并对不同成形工艺参数和壁板几何参数进行模拟。结果表明:在壁板两端施加8 A/mm~2电流密度时,压弯成形温度区间比较合适。整体壁板随着筋条高度的增加,失稳屈曲程度越来越大,筋条失稳时所需的临界载荷越小,筋条的稳定性越差。腹板厚度主要影响筋条的温度从而影响筋条的失稳情况。整体壁板纵向筋条间距增大,筋条稳定性越差,筋条失稳屈曲也越严重。     

2219铝合金网格壁板增量成形有限元仿真

整体网格壁板广泛应用于航天器结构中,该文采用增量压弯成形法作为火箭贮箱2219T87铝合金网格壁板成形工艺。基于ABAQUS建立网格壁板增量压弯模型,并分析壁板网格参数、网格加强对成形结果的影响。结果表明,残余变形量与压弯量和筋高度均近似呈线性关系,纵向加强筋能有效提高成形精度。通过试验验证了仿真模型的准确性,为整体壁板成形工艺提供指导。     

基于传递函数的时效成形模具修正算法

提出一种基于传递函数的时效成形模具修正算法,由时效成形闭环控制系统推理,得出模具修正的传递函数公式,在构建具有多个功能单元的实验系统基础上,设计出适用于时效成形模具型面修正的工作流程。针对变曲率T型试件,设计加工3套曲率相近的成形模具,进行时效成形并检测,依据检测数据反求实验模具型面,与设计的模具形状相比,误差分布均处于误差允许范围,证明基于传递函数的模具修正算法可用于变曲率模具型面预测修正;对尺寸为700mm×800mm整体壁板的时效成形模具型面进行两次修正,检测结果均满足精度要求,证明该文的模具修正算法可用于复杂型面整体壁板时效成形模具的型面预测修正。     

热处理工艺对Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr合金组织和力学性能的影响

利用DSC、OM、SEM、EDS和力学性能测试研究Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr(质量分数,%)合金的形变组织和变形态合金分别在T4、T5、T6处理下的组织和力学性能的变化。结果表明:T6处理对合金综合力学性能的改善更有利。T6处理时,随固溶温度的增加,合金的综合力学性能呈现先增大后减小的趋势,其中,在(430℃, 8h)+(225℃, 16 h)时,抗拉、屈服强度和伸长率均表现良好,分别为397 MPa、300 MPa和12%,强度比挤压态分别提高了14.9%和28.8%,伸长率有所下降。T6处理的固溶温度过高时,尽管组织更加均匀,但是由于层片状和块状LPSO相的减少和晶粒长大,强度下降严重。     

6061铝合金超薄壁管的充液压弯数值模拟与试验

针对6061铝合金超薄壁弯管在成形过程中极易出现破裂和截面畸变等问题,采用单向拉伸试验获得6061铝合金超薄壁管在O态、W态、T6态下的基本力学性能参数,并通过DYNAFORM有限元模拟软件进行数值模拟,对6061铝合金超薄壁管的充液压弯工艺进行优化,获得最优工艺参数。结果表明,合理控制超薄壁管的充液压力和压弯加载路径,可以有效提高超薄壁管的成形性能;适当的压弯间距,能够提高弯管壁厚分布的均匀性和成形极限,显著改善成形件质量。     

A380铝合金液态与半固态压铸件热处理前后组织性能研究

对A380铝合金液态与半固态压铸成形件在压铸态和T6热处理态下的力学性能与微观组织进行了研究.力学性能测试表明:两种不同成形方法所得成形件在压铸态时强度相差无几,但半固态成形件的塑性几乎是液态成形件的2倍.经过同样的T6热处理后,半固态压铸件的抗拉强度有所提高,液态压铸件的抗拉强度却下降很大.伸长率均有所下降,但两者变化的幅度不同,液态压铸件的伸长率下降更多.与液态压铸成形件相比,半固态压铸成形件可以获得更佳的综合力学性能.从微观角度解释了两种不同成形方法产生这一性能差异的内在原因.     

单曲多台阶蒙皮的垫料辅助增量压弯成形

多台阶变厚度蒙皮的绿色制造是当前航空钣金成形中的难点之一,通过填充垫料使得变厚度蒙皮成形转换为等厚度板成形是解决该难题的方案之一。选取某型客机的单曲多台阶蒙皮为研究对象,设计5种试验件,探讨增量压弯工艺中垫料材质、垫料补偿、工艺因素3个方面对成形的影响。试验结果表明:对于选取的零件,采用厚度差为0.1 mm的PA6-G垫料,零件与理论型面之间的间隙小于0.4 mm,即零件成形精度高;只要合理选择垫料、设计合适的垫料尺寸,就可以消除零件厚度差引起的成形差异,进一步获得精度较高的零件;增量压弯工艺对于单曲率变厚度蒙皮制造具备生产可行性。     

汽车用铸造镁合金的组织与力学性能

研究了Sr含量和振动凝固振幅对铸造AM50-Y镁合金组织与力学性能的影响。结果表明,随着振幅的增加,铸态镁合金的晶粒尺寸不断减小,组织中的块状或者条状相逐渐演变为点状弥散分布,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率逐渐上升,振幅为2.5 mm时达到极大值。随Sr含量增加,振幅为2.5 mm合金的晶粒尺寸比未振动合金要小,抗拉强度、屈服强度和伸长率增大。     

弯扭复合变形整体壁板喷丸成形工艺研究

为了获得实用的机翼整体壁板喷丸成形工艺数据,建立了喷丸成形板件的弯曲半径、弦向型面波浪度和展向母线直线度与成形工艺参数之间的关系,分析了弹丸速度、喷丸条带间距、试件厚度、施加的预应力等主要工艺参数对具有弯扭复合变形的整体壁板零件喷丸成形的影响规律;针对喷丸成形的球面变形现象,介绍了几种克服这一问题的技术措施,如条带喷丸、预应力喷丸等.研究表明,改变喷丸条带的间距及毛坯板料的厚度对试件弦向型面波浪度及展向母线直线度的影响效果相反;提高弹丸速度将增加喷丸成形的曲率,但在较高转速下提高叶轮转速对增加试件的变形程度影响不大;预应力喷丸成形方式是增加壁板弦向弯曲曲率及改善展向母线直线度的有效措施.     

预变形及时效处理对7055铝合金组织和性能的影响

通过拉伸试验、金相观察、X射线衍射以及TEM观察，研究了7055铝合金固溶处理后，经不同程度冷变形和时效后的力学性能和电导率的变化以及相应的微观组织变化特点。实验结果表明，对于冷变形再T6时效的7055铝合金，随变形量的提高，强度先略有上升，而后缓慢下降。RRA态合金强度随变形量增加而持续下降。随变形量的增加，冷轧态7055铝合金的电导率逐渐下降，而T6和RRA态合金的电导率却逐渐上升。在同样变形量条件下，RRA态合金具有最高的电导率。这些变化与变形引入的位错所产生的晶格畸变以及位错促进粗大平衡相析出有关。     

T4、T6处理对AZ80镁合金的强化作用

采用拉伸试验、金相实验和XRD等方法测试和分析了AZ80镁合金在铸态、T4态及T6态的力学性能和显微组织。结果表明:T4处理使铸态AZ80镁合金组织中沿晶界处的网状β相分解并溶入到α-Mg基体中,T6处理会析出β-Mg17Al12相,有连续析出和不连续析出,T6处理后材料的抗拉强度和屈服强度最高,T4处理后的断后伸长率较铸态和T6态高。     

固溶和预时效工艺对6016铝合金汽车用板材力学性能的影响

对汽车覆盖件用6016铝合金冷轧板进行了不同固溶和预时效处理,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察了试样的微观组织,并对板材进行了力学性能测试。结果表明:在560℃的固溶温度下,保温时间从1 min增加到2min,板材的再结晶晶粒尺寸增大,T4P态和模拟烤漆硬化态板材的屈服强度、抗拉强度和伸长率都略微下降;固溶工艺为560℃1 min时,预时效温度从60℃增加至100℃,T4P态板材的屈服强度、抗拉强度先降低后增加,模拟烤漆硬化态板材的屈服强度、抗拉强度单调增加。6016铝合金冷轧板适宜的固溶和预时效工艺制度为:560℃1 min固溶处理+80℃6 h预时效处理。     

热处理对原位(ZrB_2+TiB_2)增强AlSi9Cu3复合材料组织和性能的影响

采用Al-K2Ti F6-K2ZrF6-KBF4体系制备(ZrB_2+TiB_2)二元纳米颗粒增强AlSi9Cu3基复合材料,并对其进行热处理,研究了颗粒加入量对复合材料组织与性能的影响。结果表明,确定的优选颗粒加入量为3.14%;铸态抗拉强度和伸长率分别为265 MPa和14.8%;时效处理后,复合材料的强度略有上升。经过T6和T7热处理后强度有了大幅度提升,拉伸断口呈明显的韧性断裂形式,T7处理的拉伸断口韧窝较清晰、伸长率高于T6。     

磁场与变质对Al-Si-Cu-Mg合金组织及性能的影响

对比研究了未处理、Sr和B变质处理、脉冲磁场处理、脉冲磁场-变质复合处理对Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金铸态和T6态组织及力学性能的影响,同时考察了复合处理条件下,不同的脉冲电压和脉冲频率对合金组织及力学性能的影响。结果表明,变质处理、脉冲磁场处理和脉冲磁场-变质剂复合处理均可以改善合金铸态和T6态组织及力学性能,但复合处理效果最为显著;与未处理时相比,合金铸态抗拉强度和伸长率分别提高了59%和71%,T6态抗拉强度和伸长率分别提高了74%和30%。在0～300V范围内,随着脉冲电压增加,合金铸态和T6态组织逐渐细化,其铸态与T6态的抗拉强度、T6态伸长率均逐渐提高,但铸态伸长率变化不大;在1～5Hz范围内,随着脉冲频率增大,合金铸态和T6态组织先细化后粗化,转折点为5Hz,其抗拉强度变化规律与之相同,但脉冲频率为10Hz时,其铸态和T6态伸长率进一步提高。     

预退火处理对6016铝合金汽车板T4P态组织和性能的影响

为改善其成形性能,研究了不同温度(100、200、300℃)的预退火处理对6016铝合金汽车板材组织和性能的影响。结果表明:预退火温度低于200℃时,板材T4P态的微观组织、强度、伸长率和平均塑性应变比r_(ave)变化不大;预退火温度升高至300℃时,T4P态板材抗拉强度、伸长率和r_(ave)明显下降;在100～300℃的预退火温度区间内,Δr随着预退火温度的升高单调下降;应变硬化指数n值和极限拉深比在200℃预退火时达到最大值。对6016冷轧板进行200℃×1h的预退火处理,能够在不降低板材T4P态强度和伸长率的情况下,提高n值和极限拉深比,降低Δr,使板材的成形性能得到提高。     

热处理对ZK60轧制镁合金组织与力学性能的影响

通过力学性能测试及金相组织观察对ZK60镁合金轧件的热处理工艺进行了研究。结果表明,在固溶状态(T4),伸长率明显提高,但拉伸强度下降;与T4处理的合金比较,时效处理(T6)时的抗拉强度明显提高,但伸长率有较大幅度降低。轧制的ZK60镁合金T4处理后晶粒尺寸比母材明显增大。T6处理后合金伴有强化相粒子析出。     

退火时间对微纳结构316L不锈钢组织和力学性能的影响

在800℃下对铝热法制备的微钠结构316L不锈钢进行了不同时间退火处理,利用XRD、SEM等分析了退火过程中的组织演变,并测试了力学性能。结果表明:随退火时间延长,微米晶奥氏体体积分数增大,纳米晶奥氏体晶粒尺寸变化不明显,铁素体体积分数逐渐增加;退火时间大于4 h,微米晶奥氏体体积分数明显增大,改善了铸态组织因纳米晶无法储存足够位错而导致的加工硬化能力弱的问题,此时抗拉强度达499 MPa,屈服强度为236 MPa,伸长率随退火时间的延长先增大后急剧下降,退火4 h后伸长率达24%,材料塑性得以优化。     

U型钢压弯的有限元分析与回弹预测

采用压弯法对U型钢进行逐步冷弯成形分析。通过有限元和试验相结合的方式,得出较准确的回弹结果。经过数值模拟,发现变形过程产生的缺陷,在模具制造前修正了模具结构。在分析现有数据,参照板料成形设计公式的基础上,根据模拟结果,对板料成形的设计公式进行修正,在型材的弯曲凸模设计中引入相对弯曲半径系数K,设计出适合U型钢压弯的模具,在现场试验中取得了良好效果,生产出符合设计要求的工件。     

2219铝合金交叉筋筒段固溶态温旋实验研究

针对大型铝合金交叉筋筒段旋压后热处理变形大的问题,设计了"固溶-温旋-人工时效"的工艺路线,完成了旋压成形+固溶时效(T6态)和固溶-温旋-人工时效(T8态)两种工艺路线下的2219铝合金交叉筋筒段旋压试验,并分别对T6态和T8态样件的力学性能和微观组织进行了分析。试验结果表明:采用固溶态管坯在180～200℃进行温旋压,时效后的样件获得了较高的尺寸精度;与T6态样件相比,T8态样件的壁板拉伸性能、壁板和筋部维氏硬度均得到了提高,这得益于时效样件获得了更为细小的晶粒组织和更多的析出强化相。该工艺方法为航天大型带交叉筋筒段的工程研制提供了技术支持。