锻件内部脆性夹杂物边界无裂纹形成的应力条件

大型锻件内部脆性夹杂物边界裂纹是影响大型锻件疲劳寿命与冲击性能的主要缺陷。热锻变形下,脆性夹杂物周围区域的应力场是影响边界裂纹形成的主要因素之一。为研究应力场的影响,给出了平均球应力度的定义,借助平均球应力度研究了应力场对脆性夹杂物边界裂纹的影响规律。在Gleeble．3180热模拟试验机上,利用专门的试件和型砧进行了热压缩变形试验,在扫描电镜上观察试件内部脆性夹杂物边界裂纹的形成规律。试验表明,在1220℃进行压缩变形的条件下,当脆性夹杂物周围区域的平均球应力度的代数值小于-1．74时,脆性夹杂物边界无裂纹形成。     

大锻件内部脆性夹杂物边界原生微裂纹闭合应力条件

大锻件内部脆性夹杂物边界裂纹是影响其疲劳寿命与冲击性能的主要缺陷。热锻过程中脆性夹杂物周围区域的应力场是影响裂纹闭合的关键因素。为了研究应力场对裂纹闭合的影响,给出了平均球应力度的定义及数学表达式。以平均球应力度为判据,使用Deform软件研究了应力场对脆性夹杂物边界裂纹的影响规律。结果表明:脆性夹杂物边界裂纹对平均球应力度的相关度高;随平均球应力度代数值的减小,脆性夹杂物边界裂纹的尺寸减小,当平均球应力度代数值小于-2.32时,脆性夹杂物边界微裂纹完全闭合。在Gleeble-3180热模拟试验机上,利用专门的试件和型砧进行了1220℃热压缩变形试验,试验结果与数值模拟结果基本吻合。     

大型管板锻件夹杂性裂纹分析及锻造工艺改进

在分析夹杂性裂纹形成机理的基础上,从控制锻造过程中夹杂物形状变化的角度出发,通过有限元模拟管板锻件成形过程,力求减小镦粗时的不均匀变形,提出了WHF法拔长+预镦粗+旋压成形的大型管板锻件锻造工艺。生产实践证明,采用该工艺可有效控制夹杂性裂纹的形成,提高锻件内部质量。     

控制大型饼类锻件夹杂性缺陷的镦粗成形工艺研究

镦粗变形是大型饼类锻件的主要成形方式,夹杂性缺陷是其主要质量问题。镦粗变形使锻件心部的塑性夹杂有可能成为片状,这种片状夹杂在一定的力学条件下会产生微观乃至宏观裂纹。因此控制夹杂物的变形并防止产生夹杂裂纹是饼类锻件锻造工艺所要研究的主要内容。为此,本文分别研究了旋转进砧法、梅花布砧法、排砧法和圆弧砧法等四种镦粗工艺条件下,大型饼类锻件心部夹杂物的变形、金属变形及损伤因子的分布情况。分析结果认为旋转进砧法可以有效控制锻件内部的夹杂物形貌。     

大型饼类锻件变形规律及夹杂性裂纹产生过程研究

本文针对我国目前大型饼类锻件探伤超标的质量问题，解剖分析了钢锭和报废锻件。常温模拟研究了大压下量镦粗过程的变形分布规律。在压下率△Ｈ／Ｈ０＜６０％前，难变形区形状和大小基本不变化；△Ｈ／Ｈ０＞６０％后，上、下难变形区逐渐减小，并且始终不相交，也不相互插入。在锻件心部相对狭窄的变形区形成了剪切带，这是产生裂纹的重要原因之一。高温模拟研究了镦粗变形过程中夹杂的行为，了解了塑性夹杂物被压扁，夹杂周围存在应力、应变集中导致夹杂性裂纹产生的过程；发现了由于温度变化，夹杂和基体材料的变形性能改变致使裂纹产生有三种形式。对多个塑性夹杂则发生相连、汇合。这是大型饼类锻件产生夹杂性裂纹和探伤超标的重要原因，并对相应的工艺改进措施进行了生产考证。     

变形条件对MB15镁合金组织性能及其超塑性的影响

采用自行设计的热模拟试样,研究变形条件对MB15镁合金力学性能及组织影响的规律,并对热压缩后的MB15镁合金试样超塑性性能进行了试验研究。研究结果表明,对于MB15镁合金,当变形温度为300℃、应变速率为5.0×10-3s-1、变形程度为80%时,MB15镁合金具有良好的综合力学性能;当变形温度为340℃、应变速率为5.56×10-3s-1时,延伸率可达到307.9%;当应变速率在5.56×10-4s-1~1.0×10-2s-1范围时,延伸率≥251.2%。     

核电用304不锈钢静态再结晶模型的建立

利用Gleeble-1 500 D热力模拟试验机,对304不锈钢进行了热压缩模拟试验。研究了变形温度在950℃~1 200℃之间,变形速率为1×10-3 s-1、1×10-2 s-1、1×10-1 s-1,变形量为50%的变形行为及组织特征,建立了304钢的静态再结晶晶粒尺寸模型。结果表明：变形量、变形温度、应变速率因素的影响较大;应变量越大,变形温度越低,应变速率越高,晶粒越细;304钢静态再结晶晶粒尺寸模型的建立为大锻件静态再结晶数值模拟分析提供了可靠的判据。     

几种典型钛合金的热变形抗力

采用热模拟方法,研究了Ti-17,Ti-6-2-4-2s,Ti-15-3和Ti-6Al-4V合金在各种热镦粗条件下的热变形行为.在不同的变形条件下,试样在Gleeble-2000模拟试验机上进行镦粗变形.作出了不同变形程度、变形速率和变形温度下对变形抗力影响的典型曲线,并从动态回复和动态再结晶对其进行了分析.热变形温度范围为800-1050℃,间隔50℃;应变速率分别为10-3,10-2,10-1,1,10和50 s-1;真应变近似为0.6.     

大型锻件内部云片状夹杂性裂纹产生过程模拟研究

针对我国生产饼类锻件、模块、筒体等大型锻件时 ,报废锻件内部呈现云片状夹杂性裂纹的质量问题 ,采用物理模拟方法研究饼类锻件内部夹杂性裂纹的产生及云片状缺陷的形成过程。实验表明 :饼类锻件内部云片状缺陷形成于镦粗过程 ,锻造工艺的特殊性是形成缺陷的外因 ,材料特性是产生缺陷的内因 ,并据此提出了相应的改进措施。本文的研究成果对提高大型锻件的内部质量 ,降低废品率 ,具有重要的理论意义和实用价值。     

35CrMo钢热变形机制的模拟研究

以弯曲镦锻 3 5 Cr Mo钢火车曲轴为例 ,通过将该钢以 90 0℃～ 1 2 5 0℃变形温度 ;0 .0 5 s-1、0 .5s-1、1 .0 s-1的应变速率 ;在 Greeble-1 5 0 0试验机上进行压缩 1 5 %～ 80 %的热变形实验 ,和随后进行的微观组织分析得出了 :材料热变形屈服应力变化模型 ;材料热变形本构关系 ;动态与静态再结晶模型和热加工参数与微观组织变化的相关性资料。描绘了在 1 2 5 0℃ ,应变速率为 1 .0 s-1时 ,3 5 Cr Mo钢热变形应力应变曲线和相应的再结晶组织。通过对 3 5 Cr Mo钢在高温大变形条件下 ,试件内部各区域晶粒尺寸的回归计算 ,验证了该钢热变形晶粒计算模型。所得出的实验结果和计算模型为热成形工艺分析和质量控制提供了科学的依据     

高速列车铝合金轴箱体锻造工艺设计及材料变形规律

针对形状结构相对复杂的7050高强铝合金轴箱体,在Gleeble-1500热模拟试验机上对原材料进行了变形温度300~450℃、应变速率0.01~10 s-1的热模拟试验,获得了不同变形温度和变形速率下的真实应力-应变关系曲线,建立了含有应变补偿的7050铝合金Arrhenius本构关系模型;提出了一种能够合理分配材料体积的轴箱体预制坯形状,并设计了相应的挤压预锻工艺和模具结构,通过数值模拟研究了轴箱体锻造过程中金属流动规律。研究表明,挤压后的预锻件满足终锻件的体积分配要求,能够使终锻件充型饱满、流线分布合理,无折叠现象,工艺流程简化为自由锻压扁镦粗、挤压制坯和终锻3步,缩短了加工周期。在实际生产中缺乏多向锻造设备时,为轴箱体类锻件生产提供了一种可行的工艺方法。     

细晶1420铝锂合金超塑变形行为

通过单轴超塑性拉伸试验,研究细晶1420铝锂合金在440℃⁵00℃温度范围和1×10-4s-1500℃温度范围和1×10-4s-1¹×10-2s-1初始应变速率范围内的超塑性变形行为,揭示其变形性能与工艺参数的相关性。结果表明,细晶1420铝锂合金超塑变形真应力-真应变曲线呈现两种典型的流变特征,即当变形初始应变速率低于0.0003s-1时,表现为稳态型;当初始应变速率高于0.0003s-1时,以软化型为主,且随着变形温度的升高和应变速率的降低,峰值应力降低。合金的最佳超塑性变形条件为480℃、1×10-4s-1,在该条件下,延伸率达到550%。随着应变速率的升高,延伸率降低;随变形温度的升高,延伸率则呈先升高后降低的趋势。利用多试样法进行线性拟合,获得试验条件下细晶1420铝锂合金的应变速率敏感性指数m值在0.411×10-2s-1初始应变速率范围内的超塑性变形行为,揭示其变形性能与工艺参数的相关性。结果表明,细晶1420铝锂合金超塑变形真应力-真应变曲线呈现两种典型的流变特征,即当变形初始应变速率低于0.0003s-1时,表现为稳态型;当初始应变速率高于0.0003s-1时,以软化型为主,且随着变形温度的升高和应变速率的降低,峰值应力降低。合金的最佳超塑性变形条件为480℃、1×10-4s-1,在该条件下,延伸率达到550%。随着应变速率的升高,延伸率降低;随变形温度的升高,延伸率则呈先升高后降低的趋势。利用多试样法进行线性拟合,获得试验条件下细晶1420铝锂合金的应变速率敏感性指数m值在0.41⁰.48范围内,超塑变形激活能Q在43.5kJ/mol0.48范围内,超塑变形激活能Q在43.5kJ/mol⁷9.7kJ/mol范围内。     

Mo-Nb单晶材料的热变形行为及加工图

运用加工图以及Prasad失稳准则研究了Mo-Nb单晶材料在1100-1300℃,变形速率0.001-10s-1范围内的热变形特征。结果显示,变形温度和变形速率对Mo-Nb单晶材料的流变应力有着显著的影响。材料的加工图表明,在相对较高的变形温度（>1190℃）和应变速率条件下（>3.16s-1),变形后的样品仍然可以保持相对较好的单晶组织结构。材料的显微组织表明,在1150℃/10s-1和1200℃/0.01s-1变形条件下,变形后的样品内部出现了大量的裂纹,且裂纹区域面积较大,经1250℃/1s-1变形的样品,内部只有局部位置出现少量裂纹,1300℃/10s-1变形的样品内部未发现明显的裂纹,XRD衍射结果显示,经1300℃/10s-1变形后的样品仍保持相对较好的单晶组织。实验结果表明,在1300℃/10s-1变形条件下,样品在变形过程中没有发生变形失稳,这与采用加工图预测的结果相符。     

大锻件用25Cr2Ni4MoV钢镦粗与拔长工艺分析

以25Cr2Ni4MoV钢大锻件的镦粗与拔长过程为研究对象,采用圆柱体单轴压缩试验得到了材料的真实应力-真实应变曲线,构建了材料的高温流变应力模型和加工图,并基于弹塑性有限元法建立了用于镦粗与拔长过程分析的有限元模型。通过对镦粗和拔长过程的数值仿真分析,获取了不同工艺条件下锻件内部典型节点的温度、应变和应变速率的工艺参数变化,确定了典型节点在加工图中的工艺参数位置,分析了镦粗和拔长过程的工艺稳定性,确定了合理的开坯锻造工艺。结果表明,镦粗过程采用1200℃的初始温度、50 mm·s^-1的压下速率,拔长过程采用方案2(3道次拔长+摔圆)有利于改善工件变形后的温度和变形均匀性,获得更大的耗散值,进而改善锻件组织,使材料表现出较好的塑性加工能力。     

Fe-20Mn-3Si-3Al���ڲ�ͬ���������µ���ѧ��Ϊ

通过单向拉伸试验研究了Fe-20Mn-3Si-3Al-0.045CTWIP钢在不同变形量、不同应变速率及不同变形温度下的力学性能。结果表明:当变形量为10%,时试验钢具有较好的综合力学性能,其屈服强度达到770MPa,抗拉强度为1 360MPa,断后伸长率为30%。室温变形条件下,当应变速率为1×10-4s-1时,热轧态样品的屈服强度和抗拉强度分别为510MPa及860MPa,拉伸伸长率为58%;当应变速率增加为1×10-1s-1时,其屈服强度及抗拉强度分别增至630MPa和970MPa,伸长率则下降为39%;随着变形温度的上升,材料的伸长率及抗拉强度均下降。增加变形温度至300℃时,该材料在应变速率为1×10-1s-1变形的抗拉强度降为764MPa,拉伸伸长率下降为25%。     

铸态30Cr2Ni4MoV钢动态再结晶行为研究

利用Gleeble-1500D热模拟机模拟高温镦粗,研究铸态30Cr2Ni4Mo V钢在1 000~1 250℃、应变速率为0.001 s-1~0.1 s-1变形条件下的热变形行为。通过对实验数据分析,得到了该钢的流动应力曲线,高温塑性本构方程,热变形激活能,建立了铸态30Cr2Ni4Mo V钢动态再结晶动力学模型和动态再结晶晶粒尺寸模型,为优化低压转子钢大锻件在高温条件下锻造加工工艺提供理论依据。     

Mg-2Al合金的高温拉伸性能和变形机制

研究粗晶粒Mg-2Al(质量分数,%)合金板材的高温拉伸性能和变形机制,并研究溶质Al原子对高温变形机制的影响。通过熔炼、浇铸、轧制和热处理等方法制备平均晶粒尺寸为48.35μm的Mg-2Al(质量分数,%)板材。在300~450℃条件下,以恒定拉伸速率1×10-3 s-1和1×10-2 s-1进行拉伸至失效实验,并在4.98×10-5~2.02×10-2 s-1的应变速率范围内进行应变速率变化条件下的拉伸实验。结果表明,纯Mg的应力指数(n)较为稳定,n≈5时,变形机制为位错攀移蠕变。Mg-2Al合金的应力指数呈现3个区域。在高温和低应变速率区域,Mg-2Al呈现出溶质牵制位错蠕变的特征,即应力指数为n≈3.83,蠕变激活能为Q≈141.46 kJ/mol,且当拉伸速率为1×10-3 s-1时,Mg-2Al合金在400和450℃的伸长率均超过100%。     

工艺参数对粗晶Ti2AlNb合金超塑性行为的影响

研究了粗晶状态(200～800μm)的Ti-22Al-25Nb合金在1213～1263 K温度范围内和3.3×10-4～3.3×10-2s-1初始应变速率范围内的超塑性性能与变形工艺参数之间的关系,探讨了温度和应变速率变化对合金延伸率的影响规律,并根据合金在变形过程中的流变应力变化对合金的本构方程进行了求解。结果表明,在上述条件下粗晶状态的合金也表现出一定的超塑性,较佳变形温度为T=1238 K,较佳初始应变速率为3.3×10-4s-1,延伸率达到370%,合金的延伸率随应变速率的降低而增大。通过对合金变形过程相关数据进行计算,合金的热变形激活能为759.918 kJ/mol,合金的变形机制主要表现为动态再结晶和新相长大。     

Ti-15-3在β相区的两段超塑性行为研究

研究了应变速率变化时粗晶Ti-15-3板材在β相区的超塑性。第一段的应变速率分别为1×10-1和1×10-2 s-1,应变量为0.2～0.6。在第二段的应变速率为3×10-4 s-1时,获得345%最大伸长率,比在恒应变速率下的伸长率大93%。而两段应变速率下,应变速率敏感系数m值无太大变化。研究了第一段变形结束时动态再结晶晶粒大小和后续超塑性的关系。     

电沉积纳米镍合金及其复合材料的超塑性

采用脉冲电沉积技术制备纳米镍合金及Ni/Si3N4(w)复合材料,在应变速率为1×10-3～2×10-2 s-1,温度为673～823 K的条件下,研究它们的超塑性拉伸变形行为,确定最佳超塑性条件并获得最大伸长率.结果表明,Ni-Co合金在773 K,应变速率5×10-3 s-1时,最大伸长率为279%;Ni/Si3N4(w)复合材料在713 K,应变速率1×10-2 s-1时,最大伸长率为635%.采用SEM 和TEM对电沉积和超塑变形前后试件的显微结构进行表征.应用晶粒长大行为和协调机制对合金和复合材料的超塑性进行对比研究和讨论.