大型钛环热辗扩成形轧辊尺寸效应及优化

在大型钛环热辗扩成形过程中,驱动辊半径R1与芯辊半径R2的比值R1/R2对变形区几何形状有重要影响,而后者对于获得高质量环件起着决定性的作用.本实验首先对变形区几何形状进行了解析描述,定量确定了其与R1/R2之间的关系;其次,基于动力显式FE程序ABAQUS/Explicit,建立了可靠的大型钛环热辗扩成形过程的热力耦合3D-FE模型;最后,采甩FE模拟方法,从变形区几何形状角度研究了该成形过程中R1/R2对环件成形质量的影响及机制.研究结果表明,存在R1/R2的一个优化取值范围.R1/R2在此范围内取值,能够获得端面质量良好、应变和温度分布较均匀的大型钛环.     

Aermet100钢等温压缩力学行为及正交多项式本构模型的建立

由于Aermet100钢是一种新型超高强度钢,需要对其进行高温流变性能的相关研究。文章通过因果图分析设计试验,再次对各因素(温度、应变、应变速率等)对流变应力的影响进行了分析,并通过正交试验设计和正交多项式理论,建立了Aermet100钢的正交多项式本构模型。结果表明,建立的本构模型误差精度满足工程需要,可以作为后续成形过程控制的基础。     

TA15钛合金大型复杂构件等温局部加载过渡区宏微观变形研究

基于DEFORM3D平台,针对大型复杂构件建立了等温局部加载有限元模型,模拟分析了成形参数对过渡区成形和微观组织演化的影响规律.结果表明:随过渡区宽度的增加,过渡区纵向筋和横向筋之间的凹陷增大,平均晶粒尺寸减小;随加载道次的增加,过渡区纵向筋和横向筋之间的凹陷减小,平均晶粒尺寸减小;随锻造温度的升高,加速度的减小其平均晶粒尺寸增大;只采用局部加载成形方式时,过渡区纵横筋充填不均匀,平均晶粒尺寸较小:采用先局部加载后精整的变形方式时,过渡区纵横筋的充填较好,平均晶粒尺寸较大.     

Thermo-mechanical coupled analysis of hot ring rolling process

A 3D rigid-plastic and coupled thermo-mechanical FE model for hot ring rolling（HRR） was developed based on DEFORM 3D software, then coupled heat transferring, material flow and temperature distribution of the ring in HRR were simulated and the effects of process parameters on them were analyzed. The results show that the deformation nonuniformity of ring blank increases with the increase of the rotational speed of driver roll and friction factor or the decrease of the feed rate of idle roll and initial temperature of ring blank. The temperature nonuniformity of ring blank decreases with the increase of the feed rate of idle roll or the decrease of initial temperature of ring blank and friction factor. There is an optimum rotational speed of driver roll under which the temperature distribution of ring blank is the most uniform. The results obtained can provide a guide for forming parameters optimization and quality control.     

钛合金整体隔框等温成形局部加载分区研究

钛合金大型整体隔框在航空航天领域得到了越来越广泛的应用,等温局部加载为这类构件的成形提供了新的途径。等温局部加载过程复杂并且存在着加载区、未加载区和过渡区以及不同加载区之间的转换,合理的局部加载分区,是保证成形过程实施和成形质量的关键,文章研究并提出了局部加载分区的总体原则,随后基于DE-FORM3D有限元软件,采用数值模拟方法研究了局部加载分区(大小、位置)对TA15钛合金整体隔框成形过程的影响规律。结果表明,局部加载分区对未加载区材料错移的影响是短程效应,合理的分区可有效控制未加载区材料错移和降低总体成形载荷;分区对材料总体变形量和变形均匀性影响不大;采用筋上分区有利于提高筋的充填性能并可避免毛刺的产生,从而可提高了过渡区成形质量。     

基于逐步回归法的TA15钛合金本构模型的建立

采用等温恒应变速率压缩实验研究,揭示了TA15钛合金热变形过程中变形温度、应变速率和应变对流动应力的影响规律.利用逐步回归法确定了影响流动应力的宏观可测变量(变形温度、应变速率和应变)的“最优”自变量子集,基于热压缩实验数据和部分神经网络预测数据,利用最小二乘估计算法求解模型回归参数值,建立了基于逐步回归法的TA15的材料本构模型.实验值与回归计算值的对比表明:所建立的材料本构模型描述TA15钛合金的热变形过程中所发生的动态软化过程(动态再结晶和动态回复)是合理可行的,且所建的材料本构模型形式简单,方便于应用到商用有限元软件所提供接口子程序中.     

K403镍基铸造合金热暴露后的微观组织与性能

采用扫描电镜研究了K403镍基铸造高温合金在850℃下,热暴露50～200 h后的微观组织,并分析了力学性能的变化.结果表明:热暴露前后的组织均为典型的树枝晶组织,热暴露后(γ+γ’)相共晶特征趋于不明显,MC碳化物部分发生分解,在枝晶间、晶界附近和碳化物周围析出有害的TCP脆性相即针状σ相,并且随着热暴露时间的延长,针状σ相析出量增多;合金的名义屈服强度和抗拉强度随热暴露时间的延长而下降,硬度略有提高,塑性降低;针状的σ脆性相的析出是导致合金力学性能下降的主要原因之一.     

环件热辗扩温度场和应变场分布的研究

基于DEFORM3D平台,建立了环件辗扩三维刚-塑性热力耦合有限元模型,模拟分析了热辗扩过程中温度场和应变场的分布特征及其对成形的影响规律。结果表明：随着辗扩过程的进行,环坯等效应变呈阶梯状上升,温度呈波浪式变化;环坯外圈等效应变最大,中层最小;变形初始外圈温度变化最大,随着辗扩过程的进行,中层温度逐渐上升,内圈始终最小;随着初始辗扩温度的升高,辗扩力明显下降,但变化趋势保持一致。     

壳聚糖改性膨润土处理味精废水的研究

我国膨润土资源丰富,其吸附性能较好,用壳聚糖作为改性剂,对天然钙基膨润土进行有机改性,并对其进行比表面积测定,电镜扫描及红外光谱分析等性能表征,综合表征结果可知,壳聚糖的加入,并没有改变膨润土的基本框架,只是负载到其表面,提高了吸附性能。用壳聚糖改性膨润土处理高浓度味精废水,考察其最佳处理条件。结果表明:投土量为14g/L,pH值为8,搅拌时间30min,离心时间10min为处理味精废水的最佳条件。此条件下改性膨润土对味精废水中CODcr的去除率可达60%,NH3-N的去除率达37%。     

免焙烧制备Ni2P/SiO2加氢脱硫催化剂

采用免焙烧的方法,直接将负载Ni(NO3)2和(NH4)2HPO4盐的前驱体通过程序升温还原(TPR)制备了Ni2P/SiO2加氢脱硫(HDS)催化剂。以质量分数为0.8%的二苯并噻吩/十氢萘溶液为模型化合物,考察了Ni2P/SiO2催化剂的HDS反应催化性能,并用XRD对催化剂进行了表征。结果表明,免焙烧法制备的Ni2P/SiO2催化剂的单层分散阈值在15%~25%(质量分数)之间。随负载量增加,Ni2P/SiO2催化剂的HDS活性增加,但直接脱硫路径(DDS)选择性降低;当活性组分负载量大于单层分散阈值时,继续增加负载量对催化剂粒度和反应性能影响不大。免焙烧法制备的Ni2P/SiO2催化剂的HDS活性与传统方法制备的催化剂相当(负载量大于单层分散阈值时)或更高(负载量小于单层分散阈值时),并且具有良好的反应稳定性。TPR过程中升温程序是影响免焙烧法制备的Ni2P/SiO2催化剂HDS性能的重要因素;低温阶段升温速率对催化剂性能没有明显影响,而在400℃停留一段时间则有利于提高其活性。