航空用GH625镍基高温合金带材的成形极限研究

目的 通过理论预测及胀形实验建立GH625高温合金的成形极限曲线,并结合仿真手段揭示其成形性能.方法 首先,通过基本力学性能测试获取不同方向下GH625材料的基本力学参数;然后,基于颈缩理论和M-K理论模型预测GH625材料的成形极限曲线;其次,通过胀形实验建立相应的成形极限图,并与理论结果进行对比;最后,结合有限元方法进一步研究GH625材料的成形特性.结果 准确获得了GH625高温合金的塑性应变比r值、应变硬化指数n值等参数;通过理论模型及胀形实验分别获得了相应的成形极限曲线,基于颈缩理论的集中性失稳预测结果与实验结果吻合较好;建立了可靠的有限元模型,进一步分析了摩擦因数及球头直径对GH625材料成形性能的影响规律.结论 建立了准确的GH625材料成形极限曲线的理论预测模型,并通过半球胀形实验验证了理论结果的可靠性,数值仿真结果发现,较小的摩擦因数或者冲头直径有利于改善GH625材料在胀形实验中的失效位置.     

高温合金超薄板循环塑性本构模型适用性研究

高温合金具有优良的综合性能,是航空发动机高性能构件的首选材料.由于高温合金带材屈服强度高、壁厚超薄、回弹明显、构件成形精度难以控制,因此研究现有循环本构模型对于高温合金带材变形预测的适用性具有重要意义.基于循环剪切实验,研究了不同循环塑性本构模型(Armstrong-Frederick(A-F)模型、Yoshida-Uemori(Y-U)模型和the anisotropic nonlinear kinematic(ANK)模型)对高温合金超薄带材循环塑性变形响应的表征效果.同时,通过U形弯实验和有限元仿真结果的对比,分析了不同屈服准则(Hill48,Barlat89和YLD2000-2d)结合不同循环塑性模型对于回弹预测的影响.结果表明,采用Y-U模型对高温合金超薄板循环塑性变形行为的表征能力最好,A-F和ANK模型次之.采用Y-U模型对回弹的预测精度高于各向同性模型和A-F模型,而屈服准则对回弹预测精度的影响不大,采用基于Hill48和YLD2000-2d屈服准则的Y-U模型,回弹预测误差可以控制在5％以内.     

Al-Zn合金热成形本构模型

目的 表征Al-Zn合金在预时效强化温热成形工艺下的流动行为。方法 利用MMS200热模拟机对Al-Zn合金进行热拉伸试验,变形参数分别为变形温度180～220℃、应变速率0.01～1 s^-1。通过对试验值进行修正,可得到不同变形条件下的真应力-应变曲线,并建立应变补偿的含Z参数本构模型和PSO-BP人工神经网络本构模型。结果 Al-Zn合金热变形过程中呈现正的应变速率敏感性和热软化效应;应变补偿的含Z参数本构模型的R值和E_AARE值分别为0.961和8.761%;而PSO-BP人工神经网络本构模型的R值和E_AARE值分别为0.993 5和2.51%。结论 PSO-BP人工神经网络本构模型的预测值和试验值高度吻合,拥有更准确、更快速的数据采集和分析能力,对铝合金及其他合金材料的热变形行为预测有着重要意义。     

喷射成形Al-Cu-Mg合金本构方程及加工图

采用Gleeble-3180热模拟机,对喷射成形Al-Cu-Mg挤压态合金进行热压缩实验,温度范围为300~450 ℃,应变速率为0.01~10.00 s-1,变形量为60%。实验结果表明：喷射成形Al-Cu-Mg挤压态合金在热压缩变形中,流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大。采用基于双曲正弦函数的本构方程和Z参数来描述喷射成形Al-Cu-Mg挤压态合金的高温变形行为,得到热激活能Q为158.52 kJ/mol。分析应变为0.4和0.8时的3D耗散图和热加工图,发现应变从0.4增加至0.8时,加工性能发生明显改变。在温度范围为320~370 ℃、应变速率为6.68~10.00 s-1的区域有着较好的加工性能。     

镍基单晶高温合金Larson-Miller曲线的预测

提出了一种预测镍基单晶高温合金Ｌａｒｓｏｎ－Ｍｉｌｌｅｒ曲线的新方法,应用于现有镍基单晶高温合金的Ｌａｒｓｏｎ－Ｍｉｌｌｅｒ曲线的预测。对预测的结果与试验结果进行了比较,证明该方法能够准确地预测镍基单晶高温合金的Ｌａｒｓｏｎ－Ｍｉｌｌｅｒ曲线。     

一种喷射成形难变形高温合金的组织研究EI北大核心

研究了喷射成形工艺对一种高铝钛比、难变形高温合金GH710组织的影响,结果表明:喷射成形工艺成功制备GH710沉积坯件,坯件经过热等静压和变形后,外观组织良好,合金组织细密,晶粒尺寸在45μm左右,具有非常强的晶粒抗长大能力,主要有两种尺寸的γ′相,数量较多,主要分布在晶界和晶内。     

基于修正的Arrhennius方程钛合金高温本构方程研究

为了更准确地描述钛合金的高温变形行为,对Arrhennius方程进行修正得到钛合金高温本构方程.通过对一种新型钛合金在热模拟试验机上进行恒应变速率等温压缩实验,研究其在700~1 000℃、应变速率0.01~10 s-1条件下的热变形行为,分析了材料的真实应力-真实应变曲线.采用最小二乘拟合的数据回归处理,得到该钛合金在α+β双相区和β单相区的热变形激活能,并通过引入温度变量,获得了Arrhennius方程参数A随温度变化的函数关系,建立了该材料的高温流变应力本构方程.实验结果表明,随着变形增加,流变应力开始急剧增加,随后出现软化并趋于稳态,同时峰值应力对于温度和应变速率具有很强的敏感性.通过在Arrhenius方程中引入温度变量,有利于提高本构方程的准确性.     

温成形中铝合金板成形极限图的预测研究

在铝合金板温成形数值仿真中,成形极限图是判断材料颈缩失效和评价温冲压成形能力的基础.提出了一种温成形条件下铝合金板成形极限图的理论预测方法.采用曲线拟合方法建立了Al5083-O铝合金板应变硬化指数、应变率硬化指数随成形温度的变化规律;采用M-K理论模型,结合Logan-Hosford屈服函数计算获得温成形条件下铝合金板的成形极限图.计算结果与实验数据吻合较好,证实了温成形条件下铝板成形极限图的理论预测方法是正确的.     

基于动力显式算法的热成形数值模拟预测

考虑金属热处理相变动力学模型,建立了适用于高强度钢板热成形的热、力、相变多场耦合本构方程。基于大变形动力显式有限元算法及上述多场耦合本构方程,建立了热成形动力显式有限元方程。并将板料相变潜热释放引入到热成形温度场分析过程中。在自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS(King Mesh Analysis System)基础上开发了热成形动力显式分析模块,可用于预测热成形过程中零件的厚度变化、温度变化、微观组织各相的体积分数以及硬度分布。随后采用该模块对一款汽车B柱的热成形过程及最终力学性能进行数值模拟预测,并与试验结果进行对比,对比的一致性证明了所建立的多场耦合本构方程及KMAS热成形动力显式分析模块的正确性。     

一种预测左半部成形极限图的简单方法

板材成形性能的评价一般基于成形极限图(FLD).然而,无论是经由理论计算还是实验方法来获得成形极限图依然很困难而且很耗时.提出了一种预测深拉延部分成形极限图的新方法.假设对所有钢板来说其成形极限图的形状几乎都是一样的,而深拉延变形区域内其失效厚度应变也几乎一样,据此可利用体积不变原理推导出主应变和次应变之间的关系.结果表明,根据此方法计算的左半侧(拉深应变区)成形极限图与实验获得的FLD基本一致.     

铝合金 2A16 板材成形极限研究

目的掌握硬铝合金在温热条件下的成形性能变化规律。方法采用结合半球凸模胀形和椭圆液压胀形的复合试验法进行了FLD试验,用最小二乘法拟合试验数据,建立了成形极限预测模型。结果试样均在凸模顶端或附近发生破裂,在室温下网格保持较小的圆形,在210℃和300℃下网格被不同程度的拉长和变大,温度对铝合金2A16的成形性能影响很大,随温度升高,成形极限曲线上移。结论复合胀形试验法具有较高的可靠性与准确性;铝合金2A16在高温下成形性能更好;预测模型较好地表述了极限应变值与温度的关系,根据模型可快速得出FLD。     

AZ31 镁合金板材气体胀形的模拟及成形极限的预测

建立了300℃下AZ31镁合金板材气体胀形实验方法的有限元模型,并对板材胀形过程进行了仿真分析。基于板材应变历史分析,以二阶主应变转折点作为判别准则,预测了板材成形极限应变。通过模拟结果与实验结果的对比,分析解释了不同尺寸试样的变形情况。     

镁合金板材超塑性成形极限的实验研究

通过超塑性刚性凸模胀形实验研究了AZ31B镁合金板材的超塑性成形极限.在变形温度为573K,初始变形速率为3.3×10-4s-1的条件下,建立了AZ31B镁合金板料成形极限实验曲线(FLC),并且得到无论在拉压变形方式或是在双向受拉变形方式下超塑性变形时,AZ31B镁合金板料发生集中性失稳的条件均是dε2=0.     

镁合金板材成形极限图(FLD)的实验研究

首次利用电蚀网格法,在BCS-30D板材成形性试验机上进行镁合金板材成形实验,利用先进的ASAME自动应变测量系统进行应变测量分析,测试镁合金板材的成形极限图(FLD).实验表明,室温下AZ31B镁合金冷轧态板材的力学性能和冲压性能不佳,难以完成成形极限图的测试,不具备成形加工能力;热轧态镁合金板材具有一定的塑性和成形性能,并测试了其成形极限图.成形极限曲线FLC的测试对制订镁合金板材的冲压成形工艺提供了理论依据.     

钛合金超声振动塑性成形技术研究现状

钛合金具有密度低、强度高、抗蚀性好等优点,但其冷加工困难,而超声振动塑性成形技术能够降低成形力,减少摩擦,提高零件表面质量,改善材料的成形性能。简述了超声振动塑性成形的技术原理、成形机理及其应用;介绍了钛合金的塑性成形特点与钛合金超声振动塑性成形的研究现状;总结了目前钛合金超声成形技术中存在的问题。现有研究表明,钛合金超声塑性成形技术具有很广阔的应用前景,是钛合金塑性成形技术中极具先进性与挑战性的研究重点。     

铝合金板料电磁成形工艺与理论的研究进展

将电磁成形与现有板料成形工艺相结合,能够有效拓宽电磁成形应用领域,可为汽车、航空、航天等高端装备中铝合金零件高性能精确成形带来新的突破.主要综述了电磁复合成形工艺、多物理场耦合数值模拟与本构建模、铝合金板料电磁成形性能与组织演变等3个方面的研究进展,并结合笔者的研究工作对电磁成形工艺与理论研究中存在的问题进行了简要分析...     

3104铝合金高温塑性变形本构关系研究

在Gleebe-1500 热模拟机上,采用高温等温压缩试验研究了3104铝合金在高温压缩变形中的塑性变形本构关系.结果表明, 应变速率和变形温度的变化强烈影响合金流变应力的大小, 流变应力随变形温度升高而降低, 随应变速率提高而增大;可用含Zener-Hollomon 参数的本构方程σ＝(1/α)×ln{(Z/A)1/n [(Z/A)2/n 1]1/2}来描述3104铝合金高温压缩变形时的流变应力行为,解得A＝202854595.1s-1、n＝3.4046、α＝0.03886MPa-1.     

Ni3Al基高温合金添加碳化物质点的探索研究

在较成熟的Ｎｉ３Ａｌ基高温合金成分的基础上，探索了研究了用特殊的方法添国了ＴｉＣ质点的工艺方法，并观察了组织变化及Ｔｉ质点的分布特征。结果表明，通过对工艺及合金成分的调整，ＴｉＣ质点能够均匀地分布在ＩＣ６合金的组织中，这为提高ＩＣ６合金的性能提供了可能性，同时还讨论了工艺实施过程中所暴露出的主要问题。