CT20钛合金薄壁管材数控冷弯成形行为研究

薄壁管材的小弯曲半径数控弯曲成形十分困难,外侧壁厚减薄是弯管成形中的加工缺陷之一,对于钛合金薄壁管尤为严重。采用模拟与实验相结合的方法,对规格为58 mm×1.5 mm的CT20钛合金管材数控弯曲成形过程中弯曲段的壁厚减薄进行了研究,得到相对弯曲半径对壁厚减薄的影响规律。结果表明,CT20钛合金管材冷弯成形时的极限相对弯曲半径(R/D)为2。     

薄壁管材多斜辊等曲率矫直工艺方案与实现

针对薄壁管材在连续矫直过程中矫直方案与等曲率矫直辊弯曲半径难以定量确定的实际问题。基于多斜辊统一矫直机理与薄壁管材弹复方程建立了等曲率矫直辊统一曲率半径的判断方法,提出了最小统一曲率半径的搜索方法,针对不同初始弯曲程度的薄壁管材给出了具体矫直方案,其中对于无法一次统一的具有大初始变形的管材提出了先预弯曲再统一后矫直的方法,确定了薄壁管材可矫直判断条件,采用VB开发程序通过算例证明了上述方法的有效性,发现了若针对某一初始弯曲半径的统一曲率半径存在则其并不唯一必在一定范围之内,同时发现初始曲率半径在一定范围内的管材无法应用二斜辊实现曲率统一。     

薄壁管材连续矫直拉伸失稳极限弯曲半径模型

 薄壁管材连续矫直拉伸失稳极限弯曲半径作为重要的工艺参数,直接决定了设备结构和产品质量。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,为此基于薄壳理论的相关假设,确定了变形区的应力应变,运用Swift分散失稳准则建立了塑性拉伸失稳极限弯曲半径的解析模型,并进行了有限元仿真验证。研究结果表明：解析模型可正确计算薄壁管材矫直时拉伸失稳的极限弯曲半径,该半径随初始弯曲半径的增大而减小,并与管材直径和金属塑性加工能力有关,为继续深入研究矫直相关工艺参数的合理设置、完善薄壁管材矫直理论体系奠定基础。     

薄壁管矫直过程中性层位移解析

为进一步揭示薄壁金属管材矫直变形机理,基于薄壁构件弹塑性理论及相关假设建立了薄壁管材矫直变形区的应力应变关系模型,基于此完成了矫直过程应变中性层位移模型的解析,通过对模型变化趋势的分析,证明了位移量随相对反弯半径的增大而减小,并给出了不同金属材料位移模型的应用方法,为深入研究薄壁管材的矫直机理和变形过程提供了理论依据。     

新型高强度钛合金血管支架的制备与性能研究

目前已经有很多符合人体要求的生物材料可用于血管支架的制作,金属支架性能稳定,可以提供更好的支撑强度.新型医用近β型TLM钛合金支架无磁性,稳定性良好,且具有高强度、生物相容性优良等特点.本文设计TLM管材冷轧变形量ε在15%～40%之间,Q值在0.86～2.62变化的冷轧变形试验.在相变点附近±100 ℃以内进行中间退火.讨论变形量、Q值对管材性能的影响,退火温度和屈强比之间的关系.研究TLM管状支架的制备以及钛合金血管支架性能研究.     

GH4169双层管填充绕弯畸变的数值模拟研究

GH4169合金具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化等优良性能，可以生产成各种规格的细径管材，在航空航天、石油化工、汽车工业等领域有广泛的应用。基于弯曲变形理论，对GH4169双层管件旋转绕弯过程中产生的横截面畸变进行数值模拟研究。结果表明：共同弯曲下，填充后的内外管横截面畸变协同性较好，横截面畸变率差值不超过1%，弯曲半径（R）=15 mm，弯曲角（θ）=90°的情况下，外管横截面畸变率最低可达到3.5%，内管可达到3.1%。内管相对R较大，并且填充物对内管两侧管壁完全约束，使内管弯曲变形小且均匀，而外管弯曲时外侧为自由变形无约束，内侧为硬约束，外管横截面畸变率大于内管。管材最大应力应变值出现在弯曲中心靠起始侧部分，切向应力最大，其次是径向应力，最后为周向应力，填充后管材横截面畸变率比未填充管材降低30%。模拟结果与试验吻合较好，可为生产双层管提供一定的参考价值。     

新型钛合金人工关节材料的开发与应用

讲述了目前人工关节的市场需求情况及人工关节材料的研究现状,提出开发强度高、塑性好、弹性模量低的β型钛合金成为各国研究的重点,同时开发出了具有自主知识产权的近β型钛合金TLM(Ti-Zr-Sn-Mo-Nb).选择Ti-6Al-4V合金作为对比材料,进行了人工关节的开发和骨植入试验,研究结果表明TLM合金不仅具有优良的冷热加工性能、工艺成型性,而且具有良好的生物相容性,是现有医用钛合金材料的优良替代品.     

小弯曲半径薄壁纯锆U形管弯制模具的研制

薄壁纯锆U形管在弯制过程中容易产生椭圆度、回弹、划伤以及弯管内弧褶皱等现象,为了实现小弯曲半径薄壁锆管的弯制成形,根据U形管的弯制特点,并结合实际弯制经验,设计并制作了U形管的弯制模具。该弯制模具主要采用绕管方式进行弯制,U形管一端固定,另一端进行弯制。弯制试验结果表明,该弯制模具能够制作弯曲半径为50 mm和105 mm的φ25.4 mm×1.24 mm薄壁锆U形管,弯制后的U形管成形状态良好,检测结果均能满足GB 151—1999标准及设备生产工艺的要求,并能有效地保证弯管质量。     

新型近β型医用钛合金TLM的加工、组织与性能

介绍了一种新型近β型医用钛合金TLM（Ti-（1．5—4．5）Zr-（0．5～5．5）Sn-（1．5～4．4）Mo-（23．5～26．5）Nb）的加工特性、显微组织和典型力学性能，探讨了板、棒、管典型材料的加工成形性及影响因素、不同热处理工艺与相应显微组织的变化规律，以及合金拉伸应力应变行为、高温拉伸性能、疲劳性能、耐磨性能等典型力学性能。结果表明。TLM合金是一种优良的生物医用材料，特别适合充当外科植入和矫形器械使用（人工关节、牙齿等）。     

室温工业纯钛等径弯曲通道挤压的有限元模拟

利用三维有限元模型研究工业纯钛室温等径弯曲通道挤压(ECAP)变形过程,通过数值模拟分析模具通道夹角、外圆角及摩擦条件等参数对材料变形区的应变分布及挤压载荷的影响规律,获得了在室温下对工业纯钛进行ECAP变形的最优工艺参数。模拟结果表明:三维模型考虑了模具接触及摩擦的影响,比二维平面模型更客观、准确地反映了试样的应变分布状况。Φ=120°,Ψ=20°的模具参数为最优,试样可在较低的挤压载荷获得较大的塑性变形,增加通道背部摩擦可扩大试样主变形区体积,改善变形均匀程度。最终采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具,在背部不润滑的摩擦条件下成功实现了工业纯钛室温等径弯曲通道单道次变形。     

薄壁管材等曲率矫直辊形曲线与设计平台研发

针对薄壁管材等曲率矫直辊形曲线无精确数学模型的实际问题,运用空间曲线、曲面相关几何关系和坐标变换,以管材在辊缝中单曲率弯曲为出发点,建立了辊形曲线的解析模型,通过算例证明了模型的可操作性,并运用VB和Solidworks开发了等曲率矫直辊设计平台,实现矫直辊的快速设计.     

铝合金大直径薄壁管材生产方法研究

在现有设备条件下,探索大直径薄壁管材的生产方法:挤压一拉伸法和挤压一减径法,应用两种方法生产的大直径铝合金薄壁管材满足标准要求.试验证明两种方法在实际生产中是切实可行的.     

Ti35合金管材数控弯曲成形规律有限元模拟研究

利用Abaqus有限元软件对新型耐蚀Ti35合金管材的数控弯曲过程进行了模拟研究。研究了弯曲角度、芯棒伸出量、压块相对助推速度和相对弯曲半径对Ti35合金管材成形结果的影响。结果表明,Ti35合金管材数控弯曲截面扁化率和回弹角随弯曲角度的增大而增大;弯曲变形越剧烈(如减小弯曲半径、压块相对助推速度,或增大芯棒伸出量),壁厚减薄率越大,回弹角越小。截面扁化率随芯棒伸出量、相对弯曲半径的增大而减小。     

医用近β型TLM合金的超亲水表面改性

医用近β型钛合金TLM(Ti - 25Nb - 3Zr - 2Sn - 3Mo)具有优良的力学和生物学性能.TLM合金经过NaOH溶液处理后表面形成了钛(铌)酸钠凝胶层,再经过稀HCl浸泡后转化为氧化钛(铌)凝胶层.经过2.5 mol/L NaOH(12 h)-HCl处理的TLM合金表面形成了纳米多孔凝胶层,15 mi...     

模具结构对FGH4096合金挤压变形影响的数值模拟研究

采用有限元数值模拟软件与正交试验相结合的方法研究了FGH4096合金包覆热挤压过程,系统分析了模具模角、入口圆角半径和工作带长度对挤压制品有效应变分布、温度分布和挤压载荷的影响。结果表明:模角越大,有效应变分布均匀区域减少,挤压载荷升高,挤压过程中产生的温升效应严重;模角越小,有利于挤压载荷的降低,挤压制品心部温升效应减轻,但心部出现有效应变小于1.500的区域增大。入口圆角半径和工作带长度对挤压制品的有效应变分布、温度分布和挤压载荷影响不大。当模角为45°时,有效应变分布均匀的区域增大,有效应变分布更为均匀。制作挤压模具进行模拟实验验证,结果表明实际挤压过程和数值模拟的数据相吻合,证明模拟参数设置合理,对实际生产具有指导意义。     

板带材拉弯矫直机延伸率的分析

板带材在受到第一次拉伸弯曲作用后的残余曲率仍然很大是不能忽略的,因此连续拉弯矫直机延伸率的分析必须分段进行。对于两弯一矫中延伸率的计算,可以通过分析第一次正弯和反弯时板带材应力应变的变化情况,结合板形缺陷、剩余弯曲曲率和张力损耗的影响,分段推出重要的工艺参数延伸率,并给出总的延伸率计算公式。     

TC4钛合金丝材焊件冲击失效分析

采用钨极氩弧焊接工艺获得TC4钛合金丝材防护架,随后对其进行冲击试验,发现多处焊接点发生断裂失效。为此,研究了TC4钛合金丝材焊接处的组织、显微硬度以及断口形貌。结果表明,在快速加热及冷却的热循环作用下,焊件焊合区域产生马氏体相,主要以α'相形式存在,另有少量的α″相;焊合区域的局部显微维氏硬度平均值达5.5 GPa,是母材区域硬度值的近1.5倍;相比于TC4钛合金丝材弯曲断裂的韧性断口形貌,焊件断口存在解理台阶,为脆性断裂,这主要归结于马氏体的存在使得焊接处塑性和韧性降低。     

基于ABAQUS模拟的高强钢弯曲半径对弯曲性能的影响研究

双相钢是新型实用的先进高强钢,由于其成形性能好、应用前景广阔,逐渐成为汽车用钢的重要构成部分,而其弯曲性能则是评判材料成形性的重要标准之一。应用ABAQUS模拟软件对DP980钢板90°角弯曲试验过程进行了仿真模拟,并通过3点弯曲试验对仿真结果进行验证,研究了不同厚度下安全弯曲时的最小弯曲半径。研究结果表明,一定厚度条件下,弯曲半径越小,钢板越不容易成形。对于厚度为1. 75 mm的DP980钢板,弯曲半径为4 mm时,弯角处无裂纹产生;而当弯曲半径减小为1. 25mm时,弯角处出现裂纹,则可知该厚度下其安全成形的最小弯曲半径在1. 25～4 mm之间。     

应变对β-CEZ钛合金热加工图的影响研究

基于β-CEZ钛合金的热模拟压缩实验,以动态材料模型为基础,建立了不同应变下的β-CEZ钛合金热加工图。从能量耗散率、非稳定参数和非稳定变形区三个方面分析了应变对β-CEZ钛合金热加工图的影响规律。分析结果表明:随着应变的增大,β-CEZ钛合金能量耗散率对应的等值线越来越密集,高能量耗散率对应的区域逐渐减小,而非稳定变形区越来越大,由小应变时的两个非稳定变形区变为大应变时贯穿整个温度范围的一个大非稳定变形区;不同应变下,应变速率为0.01~0.018 s-1、变形温度为820~920℃时,能量耗散率都大于0.45且没有发生塑性失稳,该范围内的工艺参数最适合β-CEZ钛合金的锻造。     

TA15钛合金β热变形行为及显微组织

基于二元相图计算法和差示扫描量热法(DSC)精确测定了TA15钛合金的相变点。采用热模拟压缩实验、光学显微镜(OM)及电子背散射衍射技术(EBSD)和定量分析法研究了TA15钛合金的β热变形行为,分析了变形温度、应变速率和变形量对其流变应力和显微组织的影响规律。结果表明:TA15钛合金在β热变形时,流变应力曲线呈现两种软化态势:高应变速率条件下,流变应力曲线呈现动态再结晶型,而低应变速率条件下流变应力曲线呈现动态回复型;低应变速率下获得极细的片状马氏体微结构,而高应变速率下为粗大的板状马氏体微结构,且大角度晶界比例较低;应变速率对显微组织特征参数(β晶粒大小及不均匀性、β转变组织片层厚度以及长宽比)的影响较为显著。研究结果可为优化TA15钛合金β热变形工艺参数,获得良好的组织形态提供理论依据。