铝/钢轧制复合有限元二次开发模拟与实验研究

目的 针对铝/钢两种金属性能差异大,轧制复合存在严重的变形不协调及结合强度低的问题,研究轧辊同径与异径及单辊驱动对复合板协调变形及结合强度的影响.方法 通过有限元二次开发进行模拟建模,并结合同步和异步轧制实验分析板翘曲机理.结果 与铝板接触的轧辊作为主驱动辊可使板变形更协调且结合强度更高,变形翘曲度为0.048,结合强度为34.2 MPa.结论 采用接触铝侧轧辊单侧驱动,双金属界面实现复合的位置更靠近轧辊出口,复合后的双金属界面间的剪应力和所受弯矩较小,制备的铝/钢复合板变形协调性更好,且结合强度更高.     

层状镁/铝复合板轧制工艺研究进展

镁/铝复合板具有密度小、比强度高和耐腐蚀性好等优点,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域.轧制法是目前生产镁/铝复合板最为广泛的一种方法,该法设备简单、操作容易、成本低廉.介绍了普通轧制法、异步轧制法、爆炸+轧制法、累积叠轧法、固-液铸轧法、波-平轧制法6种轧制工艺,以及这些工艺在制备镁/铝复合板时的优缺点.波-平轧制工艺可以提高复合板的平直度,有利于板材后续加工成形.也研究了轧制温度、轧制压下率、轧制速度、轧后退火处理对镁/铝复合板力学性能的影响,镁/铝界面金属间化合物的形成因素,以及化合物层厚度对镁/铝复合板力学性能的影响.     

AZ31镁合金板材轧制过程边裂形成原因分析

针对AZ31镁合金板材轧制过程中出现边部裂纹的问题,采用数值模拟方法研究了AZ31镁合金板材轧制过程中轧制温度对板材边裂的影响,利用实验室热轧试验方式研究了AZ31镁合金板坯宽厚比、轧制道次数以及工作辊直径等工艺参数对镁板边部裂纹的影响.研究表明,边裂的产生多数情况是由于几种因素共同作用的结果,其主要影响因素有轧制温度、道次加工率、轧辊直径以及板坯宽度和厚度等.在其他条件不变的情况下,减少板材宽厚比,可降低边部所受拉应力,有利于减少横向裂纹产生;当b(R·△h)~(1/2)时,随着板材宽度增加,轧制力逐渐升高,边部产生横向裂纹的几率增加;对于相同规格板坯,随着辊径增大,轧制过程中板坯的宽展量和所受摩擦力逐渐增加,有利于发挥板材塑性从而减小边部裂纹产生的趋势.     

表面织构与复合板联合轧制成形的数值模拟研究

目的研究结合界面带微织构的复合板的轧制成形过程。方法基于Deform软件,以CDA-377铜和1100铝复合板为研究对象,模拟铜板表面微织构加工过程以及带微沟槽的铜板与铝板的轧制复合过程,分析整个轧制复合过程中轧制力的变化规律,然后在复合板稳定轧制过程中对板料金属单元进行样点追踪以及应力分析,最后以铝板温度、压下率为变量,分析铝板温度、压下率对稳定轧制阶段轧制力的影响。结果通过改变铝板温度和压下率进行多次模拟,发现铝板温度为200℃,压下率为25%时,在整个复合轧制过程中,咬入阶段轧制力先上升到最大值608 N,随后下降并稳定在366 N左右,并进入稳定轧制阶段;在稳定轧制过程中,铝板基层和凹陷层的应力变化规律基本一致,应变主要集中在铝板一侧;随着铝板温度升高、压下率降低,稳定轧制阶段的轧制力呈下降趋势。结论微织构复合板轧制过程中轧制力的变化规律、稳定轧制状态下的轧制力受温度和压下率影响的机理与普通复合板基本一致,而稳定轧制状态下结合界面的应力变化规律与微织构相关。     

半连续铸造AZ31B镁合金连续热轧变形行为的数值模拟

在DEFORMTM软件平台上采用热/力耦合刚塑性有限元法,结合生产实际的压力加工工艺,对半连续铸造AZ31B镁合金11个道次的连续热轧变形过程中应力场、应变场与温度场的变化规律进行数值模拟.结果表明:变形过程中AZ31B镁合金变形体内的应力、应变和温度沿试样厚度方向分布不均匀.在该合金铸锭表面与轧辊接触的部位具有较高的应力,引起表面的应变增大,而铸锭中心部位的应力相对较小,应变也较小.在连续的每个道次的热轧过程中,轧辊与铸锭刚接触时接触部位的应力最大,轧制中期,应力变化不大,轧制后期应力明显减小;第9道次变形后,等效应变沿试样厚度方向分布变得较均匀;随着轧制道次的增加,变形区域内的应力逐渐增大.对比AZ31B合金样品多道次热轧行为的实验模拟和数值分析可知,实验结果与数值模拟结果能较好吻合,在较低应变速率(0.01,0.1s-1)条件下,合金的塑性变形流变应力随着道次的增加逐渐增大并出现一个稳态阶段;在较高应变速率(5,10s-1)条件下,变形的前3道次的加工硬化严重,随后有一个明显的道次间的退火软化阶段.     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂(铝基合金)和室温轧制工艺对Cu/Mo/Cu复合界面结合强度的影响,简述了Cu/Mo/Cu复合板室温轧制成形工艺过程,详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响.实验结果得出,钼板浸涂Al-Mn-Zn-Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃;初道次轧制变形率为45%最佳;复合轧制后合适的退火工艺为450℃,保温60 min.     

AZ31B宽幅镁合金铸轧板材热轧边裂原因分析

宽度150mm的AZ31B镁合金铸轧板材在轧制温度为350℃,轧制速度为0.5m/s,压下率分别为10%,20%,30%的不同工艺条件下进行了数值模拟和热轧实验研究。结果表明:同一温度条件下,随着轧制压下量的增大,镁板内部金属流动具有各向异性,其内部层片状结构的结合力随应变量的增大而减弱;在显微组织中,所产生的机械孪晶会随着轧制压下而压弯,甚至产生较小的次生孪晶,大小不一的孪晶组织会产生局部应力集中,从而产生微裂纹失稳扩展,边部的损伤因子随之增大。因此,减少长条形孪晶和第二相β-(Mg17Al12)的产生是控制边部裂纹的关键因素之一。     

高性能钛/铝复合板的关键制备技术

目的 研究TA2纯钛/6061铝合金复合界面的微观组织和力学性能,以及热处理对复合板组织和力学性能的影响.方法 在1×10-2 Pa高真空度下,对钛/铝复合坯进行搅拌摩擦焊封装,并在轧制温度为426℃和总压下率为80％下进行热轧复合;然后,对复合板进行T6热处理,即在540℃固溶及177℃时效5 h.随后,对热处理前后的复合界面进行扫描电镜和电子探针分析,明确元素扩散机制,并对复合板进行拉剪性能测试.结果 热轧后复合板的界面平直,无气孔、裂纹等缺陷,界面剪切强度为94.2 MPa.热处理后复合板铝基体力学性能提高,界面剪切强度达141.2 MPa.结论 采用真空轧制复合技术制备出了板形好、无缺陷的钛/铝复合板,经T6热处理后,钛/铝复合板的界面结合性能大幅改善,提高约50％.     

不锈钢/铝(铝合金)/不锈钢多层复合板残余应力研究

采用取条法和化学浸蚀法相结合对不锈钢/铝(铝合金)/不锈钢多层复合板的残余应力值进行了测量.结果表明外层不锈钢受到长度和宽度方向的残余拉应力作用,随着轧制复合变形量的增加,多层复合板的残余应力值会逐渐增大.此外还通过热-力耦合的弹塑性有限元法对不锈钢/铝(铝合金)/不锈钢多层复合板的残余应力场进行了模拟仿真,并将模拟结果与试验测量值进行了分析和对比.     

AZ31 镁合金轧制-剪切-弯曲变形工艺数值模拟研究

目的研究温度和道次压下量的变化对AZ31镁合金轧制-剪切-弯曲变形工艺的影响规律。方法对AZ31镁合金轧制-剪切-弯曲变形过程进行数值模拟,探究变形过程中应力、应变分布规律。结果压下量越大,模具转角处累积的等效应变值越大;随着温度的升高,模具转角处等效应力逐渐减小,等效应变逐渐增大。结论试样在模具转角处发生了剧烈的塑性变形,研究结果为板材的制备提供了依据。     

无电解复合镀Ni-P-Al_2O_3,Ni-P-SiC工艺研究

采用 Akashi 显微硬度算和 Taber 耐磨损试验机,测量无电解复合镀层 Ni-P-Al_2O_3,Ni-P-SiC 的硬度和耐磨性能,发现复合镀层有很高硬度和耐磨性。经适当的热处理后,镀层硬度提高了四倍。差热分析和 X-射线衍射分析结果表明,镀层性能的改善是由于新相 Ni_2P 析出所致。     

Physical aging in the creep behavior of thermosetting and thermoplastic composites

The creep behavior of a series of fiber-reinforced plastics (FRP) and corresponding resins has been studied, with emphasis on elucidating the role of physical aging effects on FRP viscoelastic behavior. Thermosetting and thermoplastic composites were studied, representing semicrystalline, amorphous, and highly filled amorphous polymer matrix FRPs. It was found that physical aging effects are operative for all FRPs, including the semicrystalline systems. Time/ aging-time and time/temperature superposition are found to be valid procedures for short-term creep behaviour; they cannot be applied to long-term creep behavior. However, long-term creep can be satisfactorily predicted from momentary creep by using an effective time theory. Evidence of a universal, temperature shift factor temperature dependence is presented.     

纤维增强树脂基复合材料环境加速老化性能研究

分析了复合材料湿热和热氧老化机理,对层合板复合材料及夹芯复合材料进行交变湿热和高低温加速环境试验,研究了材料的质量、弯曲性能等随老化环境、老化时间的变化情况。结果表明,复合材料具有良好的耐湿热和高低温环境稳定性,夹芯复合材料较层合板复合材料表现为更佳的性能稳定性。     

镍基夜光颜料发光复合镀层的研究

研究了用瓦特镀镍淤电沉积夜光颜料发光复合镀层的工艺，讨论了镀液中阴极电流密度、夜光颜料微粒含量、电镀温度、pH值以及搅拌速度对镀层中夜光颜料复合量的影响。结果表明，选择适当的工艺参数可以获得结合力强、耐 性好、发光强度高的镍基夜光颜料发光复合镀层。     

A new approach to the analysis of strength of a matrix composite with a high content of hard filler

A mathematical model of the formation and failure of a hard skeleton in sintered composites with a high content of high-melting filler is presented. On the basis of an analysis of joining particles in sintering the characteristics of the structure of composites (in particular, a connectivity and contiguity of skeleton) are determined. A mathematical model of skeleton failure which is based on the theories of percolation and reliability is developed. The influence of the characteristics of the composite structure on the strength of composite is studied.     

纳米／微米粒子复合技术及应用

报道了纳米／微米粒子复合技术的复合机理及研究目的与作用意义。重点报道了粒子复合过程中各种因素的选择与确定原则及理论分析计算方法。     

超细复合粒子的机械化学法制备与研究

介绍了机械化学法制备超细复合粒子的基本原理、表征技术及其应用，重点介绍了机械化学法制备无机-无机、有机-无机复合粒子的研究进展，并对其未来发展进行了展望。     

颗粒增强铝基功能梯度复合管研究

对强化颗粒进行了预处理,通过控制搅拌条件及感应炉供电功率等参数,使颗粒直接加入到基体铝合金中,并在浆体中呈现不同的分布,再通过调整其它的工艺参数,利用水平式离心铸造机制了三种具有不同强化部位和不同颗粒分布的功能梯度复合管,外层强化,内层强化以及内外层同时强化,结果表明：功能梯度复合管的显微硬度与颗粒分布具有良好的对应关系,而且显微组织也呈呈现梯度变化,强化部位的多样化可为功能梯度厚壁复合管的应用开辟新的领域。     

导电聚苯胺复合膜的合成及性能分析

本文采用膜相渗透化学原位聚合法合成了具有良好性能和优于基体膜微孔结构形态的PAn/CA复合导电膜.在制备较优性能的PAn/CA复合导电膜的最佳适宜条件基础上,通过红外、紫外光谱、电镜和电导率等对复合膜材料的结构、光电性能和稳定性进行了表征和分析,得到了一些较有价值、有意义的结果.     

金属生物活性复合材料研究

本文叙述了金属羟基磷灰石生物活生复合材料的制作工艺,讨论了ＨＡＰ溶液中浓度对复合材料中ＨＡＰ含量的影响及ＨＡＰ粒子对复全材料内应力的影响,由实验可知,复合材料中羟基磷灰石含量可高达２２％（质量分数）。