TC4钛合金高温本构方程的数据拟合

通过对大量实验数据进行分析对比，优选数字模型，并进行拟合运算，求出ＴＣ４钛合金锻造条件下的本构模型，为锻造生产和数值模拟提供必要前提条件。     

生产条件下钛合金熔模铸造温度场测量

在真空密闭、离心旋转、高温等生产条件下熔模铸造钛合金,采用热电偶和采集仪表完成钛合金浇注过程温度场的直接测定。可获得钛合金浇注温度、冷却速度、充型时间和金属液流经整个浇注系统温度损失值等数据,丰富钛合金熔模铸造领域的实测数据,为浇注系统的工艺设计、数值模拟技术参数的确定以及钛合金充型凝固研究提供参考。     

基于J-C模型的TC18钛合金动态本构方程构建

采用电子万能试验机对TC18钛合金进行常温准静态压缩实验,得到该合金在准静态下的实验数据,根据实验数据,选用分离式Hopkinson压杆对TC18钛合金在温度分别298、523、773、1 023 K,应变率分别为500、1 000、1 500 s-1下进行动态力学性能实验,从而获得TC18钛合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线,并利用J-C模型对合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合,最终建立该合金在高温下的动态塑性本构方程。通过对模型的计算结果分析表明,该模型可以较好地预测TC18钛合金在高温与冲击载荷共同作用下的塑性流变应力。     

可远程共享的钛合金焊接选材智能数据库设计

以钛合金为研究对象,构建了基于WEB的钛合金焊接领域资源数据库。系统不仅包含物理性能、力学性能、化学成分、牌号对照等基础数据,还包含了各类钛合金的相图、CCT图、焊接实验、焊接性等内容。系统实现了钛合金信息的高效管理,能充分发挥数据库在选材上方便易用、准确快捷和智能的优点。系统注重人性化和安全设计,为实现钛合金选材和焊接数据共享打下基础。     

TC6钛合金高温变形组织演化的模糊神经网络预测模型

通过分析TC6钛合金高温变形过程中的组织特征参数实验数据,并结合模糊神经网络技术,建立了TC6钛合金高温变形过程中的组织预报模型.研究结果表明,用该模型得到的计算结果和实验结果吻合较好,因此这一方法可用来对TC6钛合金高温变形过程中的组织进行预测和控制,为优化变形工艺参数提供了简便、适用的方法和手段.     

锻态镍钛合金的热变形行为

采用Gleeble-3800热压缩模拟实验机,对锻态镍钛合金进行等温热压缩实验,研究其热变形行为,实验条件为应变速率0.01～10.00 s~((-1)),变形温度650～1050℃。实验得出了镍钛合金在热压缩过程中的应力-应变曲线,分析了应变对材料变形常数的影响,并根据实验数据建立了锻态镍钛合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变量的本构关系,从而确定了锻态镍钛合金在热压缩变形时的热变形激活能Q和结构因子A。并利用热加工图,确定了锻态镍钛合金在成形过程中的安全加工温度。通过实验表明:锻态镍钛合金的热变形激活能Q为222. 540 kJ·mol~(-1),锻态镍钛合金较佳的热变形温度范围为850～920℃,应变速率低于1.00 s~(-1)。     

TA15钛合金动态再结晶晶粒生长模型

从理论上分析TA15钛合金动态再结晶晶粒生长驱动力,提出动态再结晶晶粒生长等效反驱动力的概念。基于动态再结晶晶粒生长驱动力,建立（描述动态再结晶晶粒尺寸演变）的晶粒生长速率模型及晶粒尺寸模型。以TA15钛合金动态再结晶晶粒尺寸实验测定数据为例,采用遗传算法(GA)优化尺寸模型参数。结果表明,模型计算结果与实验数据能够达到较好的吻合,平均误差为7.4%。     

基于多轴载荷相位差的神经网络预测钛合金疲劳寿命EI北大核心CSCD

钛合金是航空、航天等领域重要的结构材料,面临着多轴疲劳寿命预测困难与繁琐等问题。为此,本文考虑了对称正弦波加载条件下的相位差与加载路径非比例度的关系,构建一种以相位差、正应变幅值和切应变幅值作为输入变量,以疲劳寿命作为输出变量的多轴疲劳寿命预测的神经网络模型;分别以18组纯钛、14组BT9钛合金和33组TC4钛合金多轴疲劳试验数据进行训练,用另外的2组纯钛、2组BT9钛合金和5组TC4钛合金数据进行测试;最后与等效应变模型、最大切应变模型、临界面模型进行比较。结果表明:与基于实验数据的唯象预测方法相比,基于多轴载荷相位差的神经网络方法在预测钛合金疲劳寿命方面更高效、更准确、更具普适性。     

基于Laasraoui-Jonas位错密度理论的TA10钛合金微观组织演变模拟

为模拟TA10钛合金的微观组织演变,采用Gleeble-1500D热/力模拟试验机,在变形温度为800~1050℃,应变速率为0.01~5 s~(-1)的条件下,对TA10钛合金做了热模拟压缩实验。通过处理实验数据,得到不同变形条件下的动态回复软化率系数r,分析了变形温度和应变速率对r值的影响;建立了TA10钛合金的Laasraoui-Jonas(L-J)位错密度模型,结合元胞自动机法(Cellular Automata,CA)对TA10钛合金的微观组织演变进行模拟,并将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明:TA10钛合金动态回复软化率系数r的值随应变速率的增加而减小,随温度的升高而增大;模拟结果与实验结果基本吻合,所构建的L-J位错密度模型能够准确预测TA10钛合金在热压缩过程中的微观组织演变。     

钛合金筒形件真空热胀形壁厚效应的数值模拟

建立了钛合金筒形件真空热胀形的二维非线性热力耦合有限元模型。使用有限元软件MSC-Marc对钛合金简形件真空热胀形过程进行数值模拟。计算了钛合金筒形件真空热胀形过程的温度场和变形场，并进行了相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对真空热胀形过程中钛合金筒形件壁厚效应进行数值模拟，讨论了一定工艺条件下钛合金筒形件壁厚与弯曲角度、胀形量和残余应力之间的关系，为实际生产中制定和优化钛合金筒形件真空热胀形工艺参数提供理论与实践依据。     

极地海洋环境服役材料的摩擦学研究进展

随着北极航行的发展及极地资源开发的需要，如何提高极地海洋环境服役材料的摩擦学性能愈发重要。在极地海洋环境中，碎冰、冰层和海水中的腐蚀性物质会使材料受到摩擦磨损、腐蚀及其耦合的影响;低温潮湿环境会增加材料的脆性、使材料表面覆冰、改变材料的摩擦磨损机理;强紫外线会加速涂层老化;这些因素都会降低材料的耐磨性能，最终导致材料失效。因此，极地海洋环境服役材料的摩擦学与材料的性能、服役寿命息息相关。本文介绍了极地探索所面临的摩擦磨损问题;阐述了极地温度、极地海洋大气及海水成分、海冰运动和极地微生物等极地海洋环境特点及其对材料摩擦学性能的影响;重点介绍了金属材料、无机非金属材料、高分子材料在极地海洋环境下的摩擦学进展;探讨了提升材料在极地海洋环境下的耐磨防腐技术，如改性、表面修饰等;最后，结合极地海洋环境服役材料摩擦磨损研究中所面临的问题及发展趋势，对未来极地海洋服役材料的摩擦学研究工作进行展望。     

阿拉尔耕地沙土与65Mn摩擦行为的研究

目的 探究阿拉尔耕地沙土与65Mn的摩擦学行为,为高速犁结构设计、优化和材料选择提供理论基础。方法 采用摩擦磨损试验机,选择土壤含水率、平均粒径、载荷、转速和摩擦时间等5个参数进行单因素多水平试验,研究沙土对65Mn的摩擦行为,并对各因素水平下金属磨损形貌进行分析。结果 随着含水率的增加,土壤黏附力和润滑水膜的厚度增大,摩擦因数减小,磨损量呈二阶抛物线规律;随着平均粒径的增加,微观接触面积减小,摩擦因数、磨损量与粒径呈负相关;随着载荷的增加,磨料挤压嵌入金属表面,使得微观切削量增加,摩擦因数呈小幅上升趋势,磨损量呈大幅上升趋势;随着转速的增加,摩擦因数、磨损量变化较缓和;随着摩擦时间的增加,因热量的累积,摩擦因数和磨损量呈上升趋势,土壤与金属的摩擦逐渐演变为土壤之间的摩擦。分析磨损形貌发现,65Mn金属磨损表面始终伴随着磨料磨损造成的犁沟、疲劳和剥落,还发现了腐蚀磨损造成的裂纹,表面金属材料被腐蚀成金属盐结晶体,2种形式的磨损交互影响,加剧了65Mn的磨损。结论 方差分析表明,与土壤含水率、载荷、转速相比,平均粒径和摩擦时间对沙土与65Mn的摩擦因数的影响较大,平均粒径对65Mn的磨损的影响最大。     

非阀金属的等离子体电解氧化研究进展

等离子体电解氧化技术通常用于Al、Mg、Ti等阀金属表面形成高性能陶瓷层,较少涉及非阀金属。主要介绍了碳钢、铜、锌及其合金等“非阀金属”的等离子体电解氧化技术的最新进展。列举了碳钢在不同的电解液成分、电参数、氧化时间等工艺参数条件下制备所得涂层的相关性能,阐述了碳钢在等离子体电解氧化过程中绝缘膜击穿优于气膜击穿的成膜理论。分析了铜及其合金在硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐及其混合电解液中的等离子体电解氧化行为,并探究了涂层的耐腐蚀和耐摩擦性能及形成机理。阐述了在不同的工艺参数下锌及其合金在耐腐蚀、耐摩擦、气敏传感和生物降解性的研究,并且论述了阀金属与非阀金属成膜的差异所在。最后,对非阀金属等离子体电解氧化技术后续的发展进行了展望。     

Acoustic emission during phase transformations in alloys

Conclusion The phenomenon of acoustic emission can be used in studying the characteristic features of the mechanism, kinetics, and energy parameters of the martensitic transformation: determination of the martensite points and the amount of martensite that is formed, measurement of the rate of initiation and growth of martensite crystals, investigation of preliminary processes, establishment of the incubation period and the early stages of the formation of martensite, determination of the type of kinetics, structural mechanism, and morphology of the martensite that is formed, and the formation and annihilation of transformation twins, and determination of the degree of cooperativeness of the transformation, the presence and degree of the autocatalysis effect, and the heterogeneity of the shear strain during the transformation. The possibility of AE development during certain diffusion transformations requires confirmation. A more profound and objective investigation of the AE effect (among other things, a detailed study of the mechanism governing the development of AE signals and the identification of their sources), further improvement and standardization of the methods and equipment used are necessary.Gor'kii Research Physicotechnical Institute. Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 8, pp. 30–36, August, 1982.     

高端冷轧箔带形状/性能协同测控现状及趋势预测

随着柔性屏、微型机电、医疗仿生、环保节能等高端产品的快速发展和迅速产业化,不同材质、规格的特种合金箔带的市场需求和质量要求水涨船高,尤其以厚度0.1 mm以内的压延箔带原材料,在微成形、微制造、微装备等高端领域不可或缺。然而,在轧制形变过程中,大宽厚比高端箔带受晶粒、织构、表面形貌、瞬态温度和力学状态的影响明显,普遍存在不同程度的尺寸效应和局部失稳现象,不仅直接影响退火组织和精整工艺制度,使箔带生产关联工序繁多,而且形状尺寸和力学性能差异大,间接影响产品质量,导致成本激增。为了从根本上解决难变形合金箔带的形状/性能指标,提高其室温/低温冷轧形变特性和综合性能,不仅需要从微观组织和表面形貌多角度重构传统的各向同性本构关系,考虑晶粒、织构、热、力、位移差异带来的尺寸耦合特征和同步匹配关系,而且还需要从检测仪器仪表、工况误差、大数据聚类评估等角度,协同分析形变、性能之间的逻辑关系和调控规律,从而改善板形、板厚、表面质量、机械性能等指标。基于上述思路,分别从形状/性能表征、形变机理、测控过程、检测装备、数学模型等方面,阐述总结了当前冷轧箔带的研究现状,梳理了瞬态温度、组织形貌、界面形貌、形变形状和力学性能之间的关系,并针对难变形新材料的异步电轧改形改性新工艺和室温增塑增韧成形机制进行了趋势预测,尝试为大宽厚比特种合金箔带形状/性能协同测控的理论研究和快速应用提供新的思路。     

光热自修复涂层的研究进展

综述了光热触发自修复涂层的结构设计与修复机制、填料的种类及其特点、涂层的修复效率与防腐应用,重点阐述了基于碳基填料、等离激元纳米材料、有机填料、四氧化三铁纳米颗粒等光热响应物质自修复涂层的国内外最新研究进展,详细分析了填料含量、光照波长、光照强度、基体类型等对涂层的自修复性能和耐蚀性能的影响规律。最后,提出了光热自修复涂层目前存在的问题以及发展前景,未来应进一步优化涂层的制备工艺,提升光热转换效率,降低制备成本,并将涂层的多重修复机制相结合,共同提升涂层的长效防护能力,使之早日实现工业应用。     

高温合金磨削热力耦合及其对表面完整性的影响研究现状

高温合金具有耐热性、耐腐蚀性等优良性能,被广泛应用于航空发动机的精密制造与修复。磨削能够提高部件的加工精度和表面完整性,是加工高温合金材料的重要方法。在磨削过程中,高温合金因材料的高强韧性,使得磨具磨损严重,并且磨削时冷却液难以进入磨削弧区,导致高温合金的磨削力和磨削温度较高。在多刃磨削加工下,复杂的热-力耦合过程对高温合金表面完整性有着重要影响,表面完整性直接影响服役性能。从产生机理、表征方法及控制等方面阐述了磨削热和磨削力的研究现状,首先介绍了高温合金磨削热及磨削力产生的机理及原因,进而从刚性磨削和柔性磨削的角度综述了磨削温度和磨削力的预测模型及方法,从冷却润滑、工艺参数优化及砂轮结构改进等方面调研了磨削温度和磨削力的控制策略。从间接耦合法的角度介绍了磨削热-力耦合建模过程。最后,在概述磨削热力耦合的基础上,总结了在磨削热力耦合作用下高温合金的表面粗糙度、表面形貌、组织结构及残余应力等方面的研究成果,并对高温合金磨削热力耦合作用的研究方向进行了展望。     

金属材料在高温碳气氛中的结焦与渗碳行为

叙述了碳气氛温度、金属材料种类及表面状态、构成碳源的气体种类、比例及流速等因素对金属材料结焦行为的影响，介绍了催化结焦的引发机理及其应用．然后以FeCrNi合金为例，分别介绍了内部渗碳和金属粉化这两种渗碳行为，并叙述了温度、碳气氛、合金材料晶体结构及成分构成的影响．最后分析了结焦和渗碳的关系，并介绍了添加结焦抑制剂、调整金属材料结构及成分构成、表面涂层化3种防护对策。     

十论现代表面工程

表面加工技术可以追溯到古代,后来形成油漆、电镀、热喷涂三个行业.20世纪60年代,电子束、离子束和激光束进入表面加工技术领域,引发了表面技术翻天覆地的变化与进步,逐步形成现代表面工程学.以最简要的方式论述了现代表面工程的确切定义、两大使用原则、三大技术、四大功能、表面工程学的形成.现代表面工程的确切定义为:物体表面施加保护层的理论、技术、材料、工艺和标准称为表面工程.两大使用原则为表面与整体同时进行设计制造的原则、建立和维持表面保护层完整性原则.三大技术包括表面改性转化技术、薄膜技术和涂镀层技术.四大功能包括控制腐蚀、摩擦润滑匹配、表面功能转化和表面装饰.表面工程学包括坚实的理论基础、雄厚的技术内涵、表面保护层的设计、实施工程车间的设计与检测和不同领域广泛的应用研究.     

Phase Field Crystal Model and Its Application for Microstructure Evolution of MaterialsEI北大核心CSCD

With the rapid development of computer technology, the roles of computer numerical simulation technology in materials are more and more prominent. Computer numerical simulation technology, real experimental observation and theoretical model analysis are the same important and are known as three great scientific research methods since the 20th century. In this paper, several important computational numerical simulation methods are briefly compared, firstly, in the spatial characteristic resolution scale and the characteristic time scale, for example, for molecular dynamics (MD), traditional phase field (TPF), and phase field crystal (PFC) method. For simulation of microstructure evolution in nano-scale, the PFC method is of the advantage on the characteristic time scale. Then, the PFC model, and its physical and mathematical basises for establishment, as well as the special feature of the method, are introduced. Next, the development of the PFC models are presented, including the PFC model of binary and multi-element alloys, of gas-liquid-solid three systems, of two-mode and multimode systems, as well as the key technology and the main procedure of the numerical calculation of the dynamic equation solution. After that, combining with the research works of the authors' group in the microstructure evolution of materials, several examples of important aspects of application of the PFC model are presented, including the nanostructure of defects of materials, dendritic growth and heterogenous epitxial growth, premelting under deformation at high temperature and dynamic recovery, extension and bifurcation of cracks on nanoscale, matalllic glass transition, defect structures of graphene, voids formation of electromigration in metal interconnects, microstructure in multiferroic composite matrials, and the formation of the structure of the metal foams. Finally, a summary is given and the development direction and future emphasis application and new fields of the PFC model are pointed out.