挤压比对TiAl合金铸锭挤压过程的影响

采用有限元模拟方法研究了挤压比对TiAl合金挤压变形的影响。结果表明:TiAl合金在热挤压过程中,挤压载荷和时间的关系与其它合金有所不同,即挤压载荷达到峰值后并未明显地降低,而是在某一数值附近波动。这与合金具有较高的加工硬化率有关。增大挤压比有利于变形向棒材心部深入,挤压比超过7时,锭坯内径向流速分布不均匀,进一步增大挤压比,金属流动的不均匀性也增大。     

工业尺寸TiAl合金铸锭高温变形行为

采用Gleeble-1500研究了在应变速率为10-3s-1～10-1s-1和变形温度为1000℃～1200℃条件下,真空自耗方法制备180mm直径TiAl合金铸锭的热变形行为,并建立了高温变形的本构方程。结果表明,合金变形的流变应力对温度和应变速率敏感,铸态合金的热变形激活能为335.5kJ/mol,所建立的变形本构方程,可为制定工业尺寸TiAl合金铸锭的热加工工艺提供参考。     

TiAl合金真空自耗熔炼过程的数值模拟

通过数值模拟研究了直径为180mm的TiAl合金铸锭的真空自耗冶炼过程,获得了TiAl合金真空自耗熔炼过程中熔炼温度、熔炼速度和冷却能力对金属熔池温度梯度、熔池形状和糊状区宽度的影响规律。结果表明,随熔炼温度升高,熔池深度增加,其形状由碗状向V形转变,熔炼温度对熔池中温度梯度和凝固前沿糊状区宽度影响较小;随熔炼速度增加,熔池中温度梯度显著减小,糊状区宽度和熔池深度则明显降低;随冷却能力增加,糊状区宽度明显减小,熔池中温度梯度和熔池深度略有减小。     

TiAl合金铸锭发展现状及制备方法探讨

综述了TiAl合金的发展,针对采用真空自耗电弧熔炼制备TiAl合金铸锭时易出现成分不均匀和开裂问题,从过程控制、工艺改进、采用新的熔炼方法等方面进行了探讨,并给出了解决措施。     

TiAl合金铸造工艺数值模拟及分析

利用数值模拟方法对比研究了重力铸造、离心铸造和真空吸铸等工艺铸造TiAl合金涡轮铸件的工艺过程,分析了TiAl合金熔体在型腔中的充填规律及凝固特性.结果表明,传统的重力铸造及离心铸造容易产生浇不足、缩松、缩孔等缺陷,真空吸铸技术能大幅提高钛合全熔体的充填能力,且充填过程十分平稳,凝固过程中易于补缩,是小型TiAl合金铸件理想的成型方法.     

基于连续挤压的黄铜合金成形过程的数值模拟

针对黄铜合金连续挤压成形过程中存在变形抗力大、成形不稳定等问题,本文应用有限元法模拟分析了H62黄铜合金连续挤压应力应变场、温度场和流动速度场分布规律。模拟结果表明,成形温度达到了铜合金再结晶温度以上,模具口处应力集中、速度差大,降低该处的成形阻力将对黄铜合金稳定成形十分有利。黄铜合金连续挤压成形实验验证了数值模拟分析结果。     

挤压开坯后TiAl合金高温变形过程中的微观组织演变

采用Gleeble-1500热模拟机对经挤压开坯后的TiAl合金进行热压缩变形,研究热变形参数对合金微观组织的影响。结果表明,随着变形量的增加,γ相首先在晶界处发生再结晶并长大,α2相发生拉长、分解和球化,组织得到了细化;变形温度和应变速率对组织影响显著,提高变形温度和降低应变速率,可有效提高组织均匀性。对微观组织进行定量金相统计分析,得到了TiAl合金动态再结晶组织演化模型。     

TiAl基合金连杆件底漏式真空吸铸数值模拟

利用ProCAST数值模拟技术对TiAl合金汽车发动机连杆铸件底漏式真空吸铸过程的充型过程、凝固过程、缩孔缩松缺陷形成进行了模拟。研究了底漏式真空吸铸的几个主要参数,如吸口直径、浇注温度、浇注速度,对连杆铸件充型凝固过程和缩孔、缩松缺陷的影响规律,得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数图。     

FGH96合金挤压过程的数值模拟与试验研究

根据刚塑性有限元理论,基于DEFORM-3D软件平台,对FCH96合金不同参数(摩擦因子、模具与坯料之间的热传导系数)下的挤压过程进行了模拟研究.获得了挤压载荷、温度变化、等效应变场以及金属流线等规律,从而为FGH96合金的实际挤压过程提供了参考,为工艺参数的优化提供了基础.研究成果在实际应用中,得到了良好的挤压件.     

基于ProCAST的TiAl合金叶片精铸数值模拟

对TiAl合金叶片的精密铸造过程进行了数值模拟与分析,其中包括充型过程、凝固过程以及模壳温度对凝固的影响。试验结果表明,叶片铸件的缩孔缩松主要沿靠近厚壁一侧的中心线分布,而且叶尖部位以及靠薄壁中心线处比较严重。此外,ProCAST软件模拟结果与实际浇注结果吻合度较高,因此利用模拟制定的工艺方案能够有效地指导实际生产过程。     

Pb-Mg-Al合金热挤压过程的数值模拟研究

通过Gleeble-1500D热模拟机获得了Pb-Mg-Al合金的应力-应变曲线.采用刚粘塑性有限元法对Pb-Mg-Al合金热挤压过程进行了热力耦合数值模拟,分析了热变形参数对挤压力和挤压温度变化情况的影响.模拟结果表明:挤压比控制在25以内、挤压速度及挤压温度分别在:5～15 mm/s、200～300℃范围内选取,这会有利于Pb-Mg-Al合金热挤压过程顺利进行.     

高温合金线材真空水平连铸过程的数值模拟

采用基于连续介质的耦合求解模型研究了镍基合金线材K418和GH4169在真空水平连铸过程中的流动、传热和凝固过程。模型考虑了流体流动过程对凝固过程的影响,以及间隙性的水平连铸周期性拉坯曲线(拉-停-拉)对水平连铸过程中的流动和温度场分布的影响。利用校正后的模型分析了水平连铸过程中拉-停-拉过程中的瞬态流动和凝固过程,研究了不同合金种类、拉速、冷却强度对线材水平连铸过程中的凝固行为的影响。结果表明:在水平连铸周期性拉坯过程中,结晶器内的熔体流动模式和温度模式是周期性变化的,其影响着线材初始坯壳的生长。与K418相比,在相同的计算条件下,GH4169有较低的表面温度而显示了更快的坯壳增长。高拉速和低冷却强度将增加线材表面温度,并增加液芯长度。目前模型再现了水平连铸过程中特定拉坯曲线引起的凝固的本质特征,可为水平连铸过程中改进生产工艺、优化拉坯曲线、减少合金线材缺陷提供指导和参考。     

FGH96合金挤压变形工艺数值模拟

利用DEFORM-3D有限元软件对FGH96合金挤压工艺进行了研究,通过正交试验设计的方法研究了坯料温度、挤压速度、摩擦条件、模具锥角和模具工作带长度对挤压载荷的影响;同时具体研究了挤压速度和模具锥角对挤压载荷和挤压件温度的影响,以及不同条件下的等效应变的分布规律,并对挤压过程中可能出现的缺陷进行了预测,为工艺实验的研究提供了参考.     

Ti60合金VAR熔炼过程熔体流动与宏观偏析的数值模拟研究

真空自耗电弧熔炼 (Vacuum arc Remelting,VAR) 是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难。基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VAR熔炼过程展开研究,同时探讨了熔炼电流和磁场搅拌强度对流体流动行为和宏观偏析的影响。结果表明,VAR熔炼钛合金时,熔池形状由“扁平状”逐渐向“V形”转变;凝固结束后铸锭锭底和边部Zr元素含量低,中心和冒口含量高。熔炼电流产生的洛伦兹力使熔体沿逆时针流动,且熔炼电流越大,熔体流动更剧烈;同时也导致铸锭中心和冒口处出现更为严重的宏观偏析。搅拌磁场产生的洛伦兹力作用于整个熔池,不仅促进了熔池上部熔体的流动,也有利于熔池下部熔体的流动;当无搅拌磁场和搅拌磁场较大时,都会导致Zr元素在铸锭中产生较为严重的宏观偏析。为有效控制VAR熔炼钛合金时宏观偏析缺陷的产生,应采取小熔炼电流和合适的搅拌强度。     

TiAl合金熔模精铸件缩孔形成的数值模拟及预测

提出了广度关联搜索孤立区的新方法,结合等效液面收缩量法对TiAl合金精铸叶片缩孔形成过程进行了数值模拟,并预测了铸件缩孔的大小及产生的位置.采用熔模精铸工艺浇注了TiAl合金叶片,并对铸件进行了解剖,解剖断面与数值模拟结果进行了对比,模拟结果与解剖结果基本符合.表明这种模拟缩孔的方法可以准确地预测缩孔的大小和缩孔的位置.     

In718合金反挤压成形数值模拟

本文基于粘塑性材料模型,应用有限元模拟技术对In718合金高温下的反挤压成形过程进行了数值模拟。分析了不同挤压工艺的金属流变行为和应力应变分布,得出:在高温条件下,In718合金进行等温反挤压,成形质量较好;摩擦不仅降低反挤压成形范围,并且加剧金属表面裂纹的产生;坯料的等效应力分布较均匀,最大等效应力值出现在凸模工作带端点处;无摩擦、凸模球心夹角=60°、反挤压成形温度T=1000℃时得到的等效应变值比较均匀,产品成形质量相对较好。     

AZ31合金的挤压工艺数值模拟及参数优化

对AZ31合金热挤压过程中的工艺参数对温度场变化的影响进行了数值模拟与参数优化,并在优化工艺下得到了与腔体连接部分挤压型材的组织特征。结果表明,对挤压过程进行分段模拟的过程中,热挤压工艺参数和腔体温度都会对AZ31合金型材的温度场和显微组织产生重要的影响。其中,挤压速度、模具预热温度一致的条件下,AZ31合金挤压件的温度降主要与腔体温度有关;在优化参数工艺下得到的腔体区域和挤出区域的AZ31合金的组织都较为致密,没有出现气孔、夹杂等缺陷。     

复合添加Sc、Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金挤压铸造数值模拟

利用ProCAST软件对复合添加微量Sc、Zr元素的Al-Zn-Mg-Cu合金进行了挤压铸造数值模拟研究,考察了该合金的成形性能。结果表明,充型过程中,壁厚不同部位液体充填速度也不同,壁厚越大,充填速度越快;充填不平稳,容易在液流交汇处产生夹杂、卷气等缺陷,改进工艺可获得无夹杂、卷气缺陷的零件。     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.     

大型GH4169合金铸锭开坯过程的数值模拟

采用全三维有限元方法对大锭型开坯过程进行变形．传热耦合分析，定量计算了铸锭在整个工艺过程中热力参数（应变、应变速率和温度）的分布及演化情况；分析了铸锭的锻透性；获得了开坯后坯料内部应变和温度的分布规律，并与实际生产中的金相检测结果进行了对比。结果表明，模拟结果与试验结果一致，可为科学地制定大规格GH4169合金铸锭的开坯工艺提供理论依据。