喷射成形过程工艺参数作用规律的理论预测

利用跟踪沉积坯表面坐标变化的计算机模型，预测不同条件下喷射成形产品的几何形状，结果表明：（１）垂直喷射时不能形成形状规则的柱状沉积坯；（２）斜喷且沉积器以一定的速度垂直下移，可以形成形状很好的沉积坯，沉积坯的直径主要与下移速度有关，同时也受喷射角度和雾化锥的散射角度影响。     

3D形状模型辅助喷射成形工艺的优化

喷射盛开有工艺能够以较少的工序生产整体致密、成分均匀、晶粒细化、力学性能优良的坯件，但控制喷射成形过程的独立工艺参数却较多，给工艺优化带来困难。结合所建立的３Ｄ形状模型，针对两处不同运动的沉积器，探讨了喷射滴所质量流率沿雾化锥的轴向及径向的空间分布，研究了雾化压力、沉积距离、沉积器下降速度、偏心及倾斜角对高温合金沉积坯形状及致密度的影响，研究结果表明，通过计算机辅助优化工艺参数后，可以获得所需形状     

喷射成形过程模拟研究

喷射成形将快速凝固技术与金属材料的直接成形技术有机地结合起来，是一种先进的材料制备技术，可用于制备晶粒细小、成分均匀、合金元素过饱和度高的管坯、板坯或圆柱坯等。为了认识喷射成形过程，优化设计喷射成形工艺，近年来人们对喷射成形过程开展了大量的模拟研究工作。介绍了雾化液滴冷却凝固过程模型和喷射成形沉积坯形状演变过程模型。     

喷射成形Al-Fe-V-Si系耐热铝合金的制备工艺和性能

采用喷射成形方法制备了不同成分的Al-Fe-V-Si耐热铝合金，对喷射成形工艺参数进行了优化，对沉积坯件的热挤压工艺进行了探索，对材料的组织进行了分析，并对不同成分材料的性能进行了比较。结果表明：当喷射成形工艺参数选择合理时，沉积坯件具有良好的成形性与致密度，在随后的热挤压过程中，通过较低的挤压比即可使材料达到全致密；沉积坯件热挤压温度的降低有利于使材料获得更高的力学性能；同时，通过对合金成分的优化，可以获得加工和使用性能更加优良的Al-Fe-V-Si耐热铝合金。     

管状喷射沉积坯成形过程数值模拟

喷射成形是一种近终形材料加工技术,针对管状沉积坯的成形过程进行了模拟。首先建立了管状沉积坯成形过程的数学模型,然后模拟了沉积坯厚度变化过程。结果表明：沉积器平移速度、沉积器半径、喷射距离对沉积层厚度均产生影响;而沉积器旋转速度超过30r/min时,该参数对沉积层厚度影响可以忽略。     

速度等高线法优化喷射成形棒坯的形状控制参数

提出并建立了喷射成形棒坯的沉积速度等高线模型,利用计算机数值模拟技术计算了喷射成形空间质量流率分布,找到了沉积器的最佳位置zm与最佳回缩速度v的关系,分析了不同空间位置对沉积坯端面的影响.采用二维坐标跟踪计算了沉积坯的形貌,计算的结果与实际喷射成形铝硅合金棒坯进行了比较,实验结果与预测得到了较好的吻合.     

盘,柱状喷射沉积毛坯的形状控制及组织分析

喷射沉积工艺作为一种新兴的快速凝固技术,已经被广泛地应用于研制和开发各种高性能的快速凝固材料,近年来发展非常迅速。通过对喷射沉积工艺参数的分析和调整,制备了不同形状的ＡｌＣｕＦｅＮｉＣｅＺｒ合金沉积毛坯,实现了对喷射沉积毛坯的形状和尺寸的初步控制;同时研究了过喷粉末的粒度分布规律以及沉积毛坯的致密度和显微组织。结果发现,倾斜喷射（θ≠０）,沉积器抽拉（Ｖ≠０）和自旋（ω≠０）条件下,可以有效地改善沉积坯的几何外形,获得形状较好的盘、柱状沉积坯,其致密度大于９６％,沉积坯组织细小、均匀,晶粒的平均尺寸为５μｍ左右,过喷粉末的平均粒度为３０μｍ。     

喷射成形高强度AZ91镁合金的组织与力学性能

在保护气氛中采用喷射成形制备技术制备了形状完整的AZ91镁合金沉积圆柱坯.对沉积坯进行显微组织分析,结果表明:喷射沉积AZ91镁合金具有均匀、细小的等轴晶组织,平均晶粒尺寸约17 μm,有效地改善了离异共晶β-Mg17Al12相在晶界的偏析;挤压变形过程引发的动态再结晶使喷射成形AZ91镁合金的组织进一步细化;经175 ℃时效时,析出相中多数为不连续析出,连续析出所占比例很小;后期阶段时效过程加快,长时间时效未见片状及针状析出物球化现象.喷射成形AZ91 镁合金经挤压变形和T6处理后,抗拉强度和屈服强度分别达到435和360 MPa,伸长率为9.2%,实现了强度和韧性的同步大幅度提高.     

喷射成形过共晶Al—Si合金的研究

用喷射成形技术制备了过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金沉积坯,对原始态、沉积态和挤压态的微观组织进行了观察和分析,讨论了淬火温度对沉积态组织的影响,探索了喷射成形合金后续致密化的工艺及合适的工艺参数。     

喷射成形M3高速钢偏析成因及凝固机理

采用喷射成形工艺制备直径250 mm大截面M3型高速钢，利用电火花直读光谱仪、金属原位分析仪、XRD、OM、SEM等手段，研究样坯特殊偏析形貌位置处合金元素分布和微观组织特征。结果表明，腐蚀后样坯低倍组织中存在2种偏析形貌：锭型偏析与环状偏析。锭型偏析区域内富集C及溶质元素；环状偏析区域主要富集C及Mo元素，较锭型偏析程度轻。由样坯边部至心部，碳化物形貌由条状向块状、鱼骨状转变；宏观偏析区域内碳化物偏析严重。基于实验结果，讨论了喷射成形工艺糊状区的组织变化及锭型偏析和环状偏析的形成，认为沉积阶段缓慢的冷却速率是出现上述结果的根本原因。因此，在利用喷射成形工艺制备大截面材料时，不应简单考虑为一种快速凝固技术。     

雾化沉积棒坯的生长机制研究

利用计算机数值模拟技术与实验相结合,研究了喷射成型过程中棒坯的生长机制。结果表明：在雾化沉积棒坯过程中,当工艺参数合适且接收器后退速度ｖ〈ａ．ｃｏｓφ时,在经过一个瞬时时,沉积态棒坯将以等直径的方式生长。在其它工艺参数恒定的条件下,调整接收器的后退速度ｖ,可制备出不同直径的沉积态棒坯。在结束阶段,随着中间包内金属熔体液面高度的降低,熔体质量流率不断减少,喷射轴中心的喷雾密度函数ａ下降,此时,依靠相     

Modeling and experimental verification of tubular product formation during spray forming

A mathematical model is formulated to predict the shape evolution and the final geometry of a tubular product prepared by spray forming. The effects of several important processing parameters on the shape evolution of the tube are investigated. The model is validated against experiments of spray formed large diameter tubes. The experimental and the modeling results show that there are three distinct regions in the preform, i.e., the left transition region, the middle uniform diameter region and the right transition region. The results show that the atomization parameters as and bs, traversing speed v of the substrate, the outer diameter D0 of the substrate, and the initial deposition distance d0 play important roles in the contour and the wall thickness of the spray formed tube. But the angular velocity ω of the substrate has little effect on the buildup of the deposit. After a certain time from the beginning of the process, the deposit will come into a steady growth state. In addition, an equation is provided to estimate the wall thickness of the deposit under the steady growth state based on the mass conservation.     

带裙座压力容器封头成形工艺的数值模拟

采用带裙座整体封头可以提高压力容器的安全性 ,但是其制造难度也很高。本文采用ANSYS软件模拟了带裙座封头的成形过程 ,分析了坯料形状和模具尺寸对成形过程的影响。根据数值模拟结果优化设计的坯料形状和成形工艺 ,已经成功地应用于生产     

基于显微组织演化的本构关系的有限元变形-传热-组织演化耦合分析方法

为了使本构关系能体现热态塑性成形过程中变形-传热-组织演化之间的复杂交互作用,作者提出了一种根据显微组织演化建立材料本构关系的方法。以这种本构关系为媒介,作者进一步提出了一种热态塑性成形过程的有限元变形-传热-组织演化耦合分析方法,并建立了软件系统DHTMECA。应用DHTMECA对GH4169合金涡轮盘在液压机上锻造过程进行了变形-传热-组织演化耦合分析。计算结果表明,DHTMECA不仅可以揭示热态塑性成形过程中坯料的形状和尺寸以及坯料内热力参数的演化规律,而且能够提供热态塑性成形过程中坯料内动态再结晶过程的细节,从而在过程仿真方面为实现锻造过程最优控制和锻件组织最优化奠定基础。而这些功能是DE-FORM,AUTOFORGE,SUPERFORGE等商业有限元软件所不具备的。     

Shape Optimization of Initial Billet for TA15 Ti-Alloy Complex Components Preforming

基于DEFORM-3D有限元平台建立TA15钛合金复杂构件预锻成形过程的有限元模型,并结合实验分析典型预锻成形过程及缺陷产生原因;在此基础上采用一套系统的优化方法,从预锻成形最后时刻展开逆向修正,经过逐步优化得到了合理的初始毛坯形状,有效的避免了填充不满、折叠等缺陷的发生,获得了填充完好、内部晶粒尺寸均匀细小的预锻件;并基于优化结果开展了成形试验,验证了结果的可靠性。     

Modelling the shape and thermal dynamics of Ni superalloy rings during spray forming Part 1: Shape modelling – Droplet deposition,splashing and redeposition

A numerical model has been developed to simulate the dynamic shape evolution of Ni superalloy rings during spray forming. The model comprises: (1) a droplet primary deposition model, simulating droplet primary deposition at a deposition surface; (2) a droplet splashing model, simulating the droplet splashing/scattering behaviour; and (3) a droplet redeposition model, simulating the redeposition of the scattered droplets onto the deposition surface. The model has been validated against experiments of spray forming large diameter IN718 alloy rings, and for the first time, the effects of droplet splashing and redeposition on the dynamic shape evolution of spray forming IN718 alloy rings and the deposition yields have been investigated and quantified. The model serves as the basis for a thermal dynamic model that is described in Part 2 of this publication.     

喷射成形共晶铝硅合金的成形性研究

本文即针对喷射成形共晶铝硅合金成形性进行研究 ,采用Gleeble15 0 0实验机进行压缩比实验 ,并同时量测流动应力。本研究以涡卷式压缩机用之涡卷转子为载具 ,进行共晶铝硅合金锻件的开发分析。试锻结果确认喷射成形共晶铝硅合金具有近似于 60 61及 40 3 2的成形性 ,在相同锻造条件下 ,涡卷端面平面度与 60 61及 40 3 2并无显著差异     

喷射成形含锰Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织

为提高Al-Zn-Mg-Cu合金的强度,利用喷射成形的方法制备了含锰Al-Zn-Mg-Cu合金锭,并利用X射线衍射（XRD）、光镜（OP）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和示差扫描热分析（DSC）研究了其微观组织特征。结果表明：喷射沉积坯主要由晶粒尺寸为5～25μm的细小等轴晶粒、MgZn2和Al6Mn相组成。纳米级的MgZn2颗粒弥散分布于基体,而平均尺寸为5μm的Al6Mn一次相颗粒沿晶界析出。沉积合金中也发现了少量的CuAl2,Al3Zr和共晶组织。沉积坯中缩孔疏松的体积分数约为12%。DSC分析结果说明大部分溶质原子在喷射成形过程中析出,在450℃以下的加热过程中没有明显的热反应发生。随着退火温度的升高,基体晶粒和Al6Mn颗粒单调长大,但Al6Mn颗粒的长大速率显著低于基体晶粒的长大速率。当退火温度高于375℃时,基体晶粒迅速长大。