12 mm厚钛合金平板电子束焊接的数值模拟

采用ANSYS有限元分析软件,建立12 mm厚TC4钛合金平板电子束焊接温度场和应力场的三维有限元数值计算模型。模型采用圆锥体热源考虑电子束焊接时的小孔效应;材料的热学、力学性能参数随温度变化;相变和熔池内液体的对流散热通过比热和热导率的变化实现。计算结果表明：钛合金电子束焊接时,熔池呈典型的卵形分布。高值纵向残余拉应力集中分布在焊缝中心线两侧距焊缝中心线4 mm的区域内,平板内部出现接近材料屈服极限的局部三维残余拉应力状态。实验得到的焊缝宏观形貌和小孔释放法检测到的焊接残余应力对计算结果进行验证,实验结果和计算结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性。     

电子束局部热处理对TC4钛合金焊接接头组织和性能的影响

通过对14.5 mm厚TC4钛合金平板电子束焊接接头的局部热处理,研究了电子束局部热处理对钛合金电子束焊接接头组织、硬度和拉伸性能的影响.结果表明,电子束局部热处理后扫描区内的母材组织晶粒粗化长大,α相在原始β晶界处长大的同时,以层片状或针状的α形态向β晶内生长.局部热处理后冷却速度的降低使焊缝组织中的针状马氏体在分解析出β相的同时转变为α相,变短变厚的α相相互交错排列.另外,局部热处理消除了焊缝和热影响区的硬度突变.同焊后状态相比,局部热处理后焊接接头的整体性能沿焊缝垂直方向得到了均衡和提高,拉伸试样的断裂位置由焊后状态时的热影响区和母材的交界处转移到未经历热处理的母材区域.     

CMT增材X80钢组织和性能与韧性调控措施

针对油气管道在线修复需求,采用自主设计的低碳微合金焊丝,进行X80管线钢管的冷金属过渡(CMT)增材修复工艺优化研究。在管道服役后的X80管线钢管基板上制备增材体,观察显微组织形貌,并进行显微硬度、冲击试验和拉伸试验测试。试验结果表明,CMT增材体微观组织为板条贝氏体和少量准多边形铁素体。随着向基板过渡,板条铁素体逐渐转变为粒状贝氏体。CMT增材修复后X80管线钢基板热影响区没有发生软化。CMT增材体显微硬度是基板的119%;CMT增材体不同方向室温冲击吸收能量平均值约为基板的74%;CMT增材体不同方向断后伸长率平均值约为基板的66%,抗拉强度从大到小依次为扫描方向、搭接方向、垂直方向,其数值为基板抗拉强度的103%～114%。建议通过控制CMT增材体横截面上焊道边界(鱼鳞纹线)分布特征,减少金属经历的高温热循环次数,进而在一定程度上改善增材修复增材体韧性。 创新点： (1)系统研究了冷金属过渡(CMT)增材制造X80管线钢的组织和性能。 (2)提出了通过控制增材体横截面上焊道分布特征来改善增材修复增材体韧性。     

Effects of zonal heat treatment on residual stresses and mechanical properties of electron beam welded TC4 alloy plates

Zonal heat treatment(ZHT) was conducted in situ to 14.5 mm-thick TC4 alloy plates by means of defocused electron beam after welding. The effects of ZHT on residual stresses, microstructures and mechanical properties of electron beam welded joints were investigated. Experimental results show residual stresses after welding are mostly relieved through ZHT, and the maximum values of longitudinal tensile stress and transverse compressive stress reduce by 76% and 65%, respectively. The tensile strength and ductility of welded joint after ZHT at slow scanning velocity are improved because of the reduction of residual stress and the microstructural changes of the base and weld metal. ZHT at fast scanning velocity is detrimental to the ductility of welded joint, which is resulted from insufficiently coarsened alpha phase in the fusion zone and the appearance of martensite in the base metal.     

X100管线钢SH-CCT曲线测定及分析

利用Gleeble热-力学模拟试验机,通过热膨胀法测得了不同焊接冷却速度下材料的膨胀量曲线.结合切线法和斜率法,分析不同焊后冷却速度下的相变温度,并绘制X100管线钢焊接粗晶区的SH-CCT曲线.结合微观组织分析和显微硬度测试,X100管线钢焊接时推荐采用适中的焊接线能量规范,焊后冷却速度在5℃/s到20℃/s之间.     

冷却速度对X80管线钢焊接热影响区组织性能的影响

利用Gleeble 3500热模拟试验机,建立了X80管线钢焊接热影响区的连续冷却转变曲线(SH-CCT曲线),采用金相分析、显微硬度测试和夏比冲击试验,分析了X80管线钢焊接粗晶区在不同冷却速度下的组织转变和性能变化规律.结果表明:当冷却速度低于0.3℃/s时,粗晶区组织为多边形铁素体和少量珠光体或粒状贝氏体的混合物,具有较好的冲击性能,但硬度较低;当冷却速度为0.3～2℃/s时,粗晶区中的粒状贝氏体和MA岛状组织增多,且晶界模糊,其冲击性能较差;当冷却速度在2～30℃/s时,热影响区组织以粒状贝氏体为主,MA岛状组织的形状和分布均匀,具有优良的冲击性能;当冷却速度大于30℃/s时,随着冷却速度的增加,粒状贝氏体的含量逐渐减小,而贝氏体铁素体的含量逐渐增多,硬度升高,冲击性能下降.     

20CrMo合金钢热压缩变形流变应力研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了20CrMo合金钢的热压缩试验,研究了材料在高温时流变应力的变化规律.变形温度为900、1000、1100和1200℃,应变速度为10、1和0.1 s<'-1>,变形量为70%.结果表明:20CrMo合金钢的真应力-真应变曲线在变形温度为900℃、应变速率为10s<'-1>的条件下,出现了应力不连续屈服现象.可采用Arrhenius方程描述20CrMo合金钢的高温热变形行为,材料的变形激活能Q为650kJ/mol.     

X100管线钢管埋弧焊焊接接头性能分析

对X100管线钢管直缝双面埋弧焊接头进行了微观组织、显微硬度、拉伸及冲击试验。试验结果表明:X100管线钢双面埋弧焊焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区的显微硬度低于母材,焊接接头存在HAZ软化问题;横向焊接接头的抗拉强度满足ISO 3183—2007的要求,抗拉强度值高于母材纵向,但低于母材横向;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-53℃;焊接热影响区的韧性较差,韧脆转变温度约为7℃。     

不同遮荫方式及加工工艺对碾茶品质的影响

为提高碾茶品质,考察遮荫方式(直接覆盖、高棚覆盖和混合覆盖)和遮阴时间(6、10、15、20 d)、杀青机蒸汽流量(60、80、100、120、140 kg/h)和烘干温度(210、220、230、250℃)等关键工艺参数对碾茶感官品质、理化成分的影响,并研究碾茶加工过程中理化成分的变化。结果表明：遮荫方式以混合覆盖加工的碾茶综合品质最佳;直接覆盖6 d、高棚覆盖15 d时加工的碾茶品质均较好。杀青蒸汽流量为120 kg/h时,加工的碾茶酚氨比最小,茶氨酸含量最高,能较好保留茶叶营养成分;烘干温度220℃干燥的碾茶感官品质整体较优,叶绿素和氨基酸含量最高。相关性分析表明,碾茶感官品质总得分与叶绿素a(r=0.741,P<0.01)、叶绿素b(r=0.767,P<0.01)和总叶绿素(r=0.754,P<0.01)含量呈极显著正相关,而茶汤浓度与其色差L^*值呈极显著负相关(r=-0.817,P<0.01)。     

平面折展变形翼机构运动学与动力学分析

平面折展变形翼机构是一种可兼顾高低速工况的变形翼机构,该机构可实现翼弦、后掠角和机翼面积的变化。基于平面折展变形翼单元机构的结构组成,采用复数矢量法对单元机构进行运动学建模,采用达朗贝尔原理对单元机构进行动力学建模。采用Matlab软件对机构的动力学模型进行数值计算,并绘制机构所需的速度、加速度、平衡力的变化曲线。将数值计算结果与Adams仿真结果进行对比分析。研究结果表明：运用达朗贝尔原理对平面折展变形翼机构的单元模块进行动力学分析,可以得到机构在变形情况下的运动副约束反力和平衡力。通过对比理论计算和仿真分析结果,验证了平面折展变形翼机构动力学模型的正确性,可为该机构动力学特性的深入研究提供理论参考。