Aermet100钢高温变形行为及热加工图研究

通过热模拟压缩试验研究了Aermet100钢在应变速率为0.01~50 s-1,变形温度为1073~1473 K和变形程度为0.05~0.9条件下的热变形行为,并采用正交分析方法研究了工艺参数(应变、应变速率、变形温度)对Aermet100钢热变形流动应力的影响规律,建立了基于正交分析的回归型Aermet100钢的热变形本构方程。综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响,依据动态材料模型(DMM)建立了基于本构方程的Aermet100钢的热加工图,并利用热加工图确定了Aermet100钢热变形时的流变失稳区,分析讨论了不同区域的Aermet100钢的高温变形特征。     

电塑性摩擦焊接过程的动态再结晶数值模拟

摩擦焊过程中界面的塑性变形是摩擦焊的核心，中以宇航工程常用的构件材料LY12合金为研究对象，建立了电场条件下棒状试件摩擦焊的热力耦合塑性成形有限元分析模型，获得了焊接过程中焊接界面处材料的温度场、应变场、应力场、电场强度等物理参量场，并应用Yada模型建立了LY12合金摩擦焊接过程显微组织的演化模型，计算了摩擦焊接过程动态再结晶区的分布及再结晶区晶粒的尺寸，并分析研究了上述场变量对电场条件下连续驱动摩擦焊成形工艺及成形件质量的影响。     

高固相率半固态材料本构模型的研究

研究了高固相率半固态材料的变形行为，基于连续介质力学和耦合理论，建立了描述其变形行为的两相本构模型，并以半固态Al—4Cu—Mg合金作为研究材料，根据等温压缩试验结果确定了本构模型中的待定参数，为深入进行半固态材料加工理论研究、计算机模拟和工艺实践提供了参考。     

FGH96合金挤压过程中Al2O3夹杂物的变形特征分析

通过对FGH96合金中非金属夹杂物Al2O3进行微小材料压缩试验,得到其压缩过程中的载荷--位移曲线和平均破碎点载荷.并对FGH96合金在成形温度1000℃,1050℃和1100℃,应变速率1.0s-1,0.1s-1.0.01s-1和0.001s-1下进行热模拟试验,得到高温下FGH96合金的交形规律.结合以上两组数据,对FGH96合金进行了挤压过程模拟,模拟结果表明挤压筒内部的合金应力值较高且分布均匀,但挤压模坡口处合金的应力值较低且变化较大.针对以上模拟结果,对Al2O3,夹杂物进行了单向压缩和双向等压两种应力状态下的模拟分析.结果表明,在双向等压条件下,FGH96合金中的Al2O3,夹杂物只有在其周围基体应力较高时,会在棱角处发生破碎,且碎裂程度较小;而在单向压缩应力状态下,Al2O3,夹杂物较容易发生破碎,且破碎程度较大.     

冷镦机热镦力测试及主参数的确定

本文论述了冷镦机用于热镦时力的测试方法，以及镦击力的时域特性、峰值大小、影响因素和凹模所受镦击力与顶杆力之间的定量关系，解决了Ａ３钢和ＴＣ４钛合金温热镦时变形抗力和单位流动压力的计算及热镦时公称镦击力的确定问题。     

机械式冷挤压机缓冲装置数学模型的研究

本文研究了机械式冷挤压机缓冲装置工作时的动力过程,建立了缓冲装置的动力模型及相应的数学表达式,分析丁缓冲参数对挤压冲击载荷及模具构件动态应力的影响,并进行了理论计算和相应的实验,结果表明动力方程比较符合实际,为机械式冷挤压机缓冲参数的优化设计奠定了理论基础。     

锻造模具的随机疲劳损伤分析

塑性应变控制的低周疲劳失效是锻造模具的主要失效形式，由于受到多种因素的影响，其损伤过程呈现随机性。应用有限元与BP神经网络，建立了一种基于损伤累积理论的锻造模具的随机疲劳损伤分析模型。首先用有限元对锻造过程中模具内的场变量进行分析，由计算结果找到模具的危险部位，认为危险部位失效时的寿命即为模具寿命，并计算出确定性损伤；再考虑模具材料及实际工况的随机性，应用BP神经网络对模具的损伤进行模拟；根据损伤的累积效应，得出考虑随机因素作用下的模具疲劳寿命。以锻造齿轮模作为分析对象，得到不同工况下模具疲劳寿命的频数分布，其分布规律基本服从Weiubull分布。另外，还分析了打击速度对模具寿命的均值和离差的影响及可靠性随使用次数的变化。该 模型可用来对模具进行寿命预测和可靠性分析。     

大型盘件辗轧工艺及坯料设计

合理的毛坯尺寸设计是获得精确的盘件尺寸和良好的性能的关键.本文进行了盘件辗轧试验,并根据体积不变原理和变形协调理论提出了一种非矩形截面盘件辗轧用毛坯的设计方法,给出了毛坯尺寸计算公式.试验表明辗轧出的盘件尺寸合格,坯料设计是其中的关键.根据毛坯设计方法通过对燃气轮机压气机盘进行实例设计计算,表明与辗轧成功试验用坯料相吻合,证明了本文设计方法是适用的.     

FGH96合金盘件等温锻造温度的优化设计

FGH96合金属于难变形材料,采用等温锻造成形是其最佳成形工艺。等温锻造时模具长时间处于高温状态,由于模具十分昂贵,最佳的成形温度必须综合考虑温度对材料的成形性能和模具强度及寿命的影响。通过对等温成形过程坯料和模具的热力耦合有限元模拟,获得了FGH96合金等温锻造温度范围内模具型腔表面等效应力峰值、模具材料屈服极限、强度极限随温度的变化规律。根据模腔上的等效应力峰值最大程度地小于模具材料的屈服极限的原则,确定出FGH96合金最佳等温成形温度为1050℃左右。应用于实际生产,取得了良好的效果。     

7050-T7452高强铝合金的开坯与锻造工艺研究

为了研究7050高强铝合金开坯工艺的变形均匀性及锻件的断裂韧性,采用数值模拟、微观组织分析及紧凑拉伸试样的KIC试验等,分析研究7050高强铝合金铸坯改锻和挤压坯锻造的变形均匀性、显微组织和断裂韧性,得到了两种开坯工艺条件下坯料的平均等效应变、变形均匀系数、晶粒尺寸大小及分布和断裂韧度值。结果表明:铸坯改锻工艺的变形均匀性较好,其平均等效应变约为7.2,变形均匀系数约为0.475;挤压坯锻造工艺的变形均匀性较差,其平均等效应变约为1.9,变形均匀系数约为0.954;铸坯改锻工艺的平均晶粒尺寸与挤压坯锻造工艺基本相当,约为7.5μm,但铸坯改锻工艺的晶粒尺寸比挤压坯锻造更均匀;铸坯改锻工艺下锻件的KIC满足AMS4108F标准要求,而挤压坯锻造工艺不满足,其原因是挤压坯锻造后脆性较大,并残留有挤压织构。