TC4合金流动旋压三维弹塑性有限元模拟

应用有限元软件MSC.Marc,建立了TC4合金筒形件流动旋压的三维弹塑性变形力学模型.研究了三轮同步热反旋过程中的三维变形图,管坯表面应力、应变以及旋压力分布规律.这对于优化TC4管材旋压工艺和缺陷的科学预报有重要的指导意义.     

充氢对多孔TC4钛合金室温组织的影响

利用管式氢处理炉,采取固态气相渗氢法对多孔TC4钛合金进行充氢试验。采用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等手段,研究相对密度、充氢温度和充氢时间对多孔TC4钛合金的相组成及微观组织的影响。研究结果表明,随氢质量分数的增加,多孔TC4钛合金的α相逐渐减少,β相逐渐增多,并形成δ氢化物;充氢温度达到某一临界温度时,一定量的氢可诱发多孔TC4钛合金的马氏体转变,生成α'马氏体;充氢后多孔TC4钛合金由原始等轴组织转变为针状和片层状的细小组织,当充氢温度较高氢质量分数较高时,出现片层状α'马氏体组织,当充氢温度较低氢质量分数较高时则出现网篮状α片层组织。充氢多孔TC4钛合金的微观组织与氢质量分数相当的TC4钛合金粉末相比整体要细小。     

1420铝锂合金超塑性行为

以1420铝锂合金作为实验材料,通过改变应变速率来探求最佳的超塑性变形条件,即延伸率大幅度提高和获得变形均匀的细小微观组织。研究发现当温度为480℃,应变速率为3×10-4s-1时可以获得最佳超塑性变形状态,此时延伸率δ=550％,流变应力σ=1.9MPa。同时通过金相分析以及TEM微观组织观察发现,在此条件下的组织等轴性好同时晶粒分布细小均匀,出现了细小的再结晶亚晶粒,有助于超塑性变形的进行。     

2205双相不锈钢中σ相的析出规律

2205双相不锈钢经过1300℃固溶处理和不同程度的冷轧变形后,在不同温度下保温不同时间后水冷.利用金相显微镜和透射电镜观察试样的组织,用Image Tool软件分析组织中σ相的含量,研究2205双相不锈钢中σ相的析出规律.在950℃保温,当冷轧变形量从50%增大到85%时,σ相析出时间从30 min缩短为3 min.冷轧变形量为85%的试样,在950℃保温,当保温时间从3 min延长至30 min时,σ相的体积分数从1.2%增大到11.8%.在875~950℃保温5 min后,当温度从875升高至950℃时,σ相的体积分数从8.9%降低至3.6%;在975℃保温5 min后,组织中不存在σ相.      

钛合金置氢过程的氢分布规律

采用定性的金相法和定量的除氢法两种手段研究置氢温度和保温时间对TA15钛合金中氢分布的影响规律,并应用ANSYS瞬态热分析模块对置氢过程的氢分布规律进行模拟.结果表明:钛合金置氢过程是一个扩散过程,开始阶段合金中氢含量沿截面呈梯度分布,边缘氢含量明显高于心部,内部组织存在明显差异,具有明显的组织分界线;随着保温时间增加和置氢温度升高,分界线向心部移动,组织趋于一致,组织分界线逐渐消失,氢分布达到均匀.模拟结果表明,研究结果与实验结果吻合,说明采用瞬态热分析模块模拟氢在钛合金中的扩散问题是可行合理的,关键在于确定模拟过程各个参数的对应关系.     

TC4钛合金电子束自由成形/热轧加工组织演变规律研究

采用电子束自由成形的方法成形出TC4钛合金板材,然后进行热轧,通过分析不同轧制工艺条件下的微观组织,研究了轧制工艺参数对电子束自由成形板材微观组织的影响规律。研究表明,与电子束自由成形后的板材相比,经轧制或轧制后热处理的板材组织主要是热机械加工组织,原始组织中的孔洞也得到弥合。轧制变形是改善电子束自由成形后钛合金组织的一种有效手段。     

基于纳米压痕测试的超细晶Si_2N_2O-Si_3N_4陶瓷室温蠕变特性

目的陶瓷材料由于其固有硬脆性,难以利用传统单轴拉伸与压缩实验测试其蠕变性能,而纳米压痕测试技术对试样形状尺寸没有特殊要求,因此利用纳米压痕测试技术研究Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷的室温蠕变性能。方法针对1600,1650,1700℃条件下烧结制备的Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷,采用纳米压痕技术测试材料在最大载荷分别为5000,6000和7000μN条件下的载荷-位移曲线,并通过拟合计算获得了3种材料室温蠕变应力指数。结果 3种材料均呈现明显的加载效应。结论研究表明,在相同载荷下,压入深度和蠕变位移都随着材料烧结温度的升高而增大,且相同材料的蠕变应力指数,随着保压载荷的增大而减小。对比分析发现,在1600℃条件下烧结制备的Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷,晶粒细小均匀,晶界数多,室温下表现出较强的蠕变性能。     

泡沫铝三明治预制坯变形行为及复杂结构制备

利用粉末包套轧制法制备出泡沫铝三明治预制坯,通过室温与高温拉伸实验,研究了三明治预制坯的变形行为;采用冲压成形技术进行了三明治预制坯的成形试验,评价了其成形性能;在高温条件下进行了三明治预制坯的发泡实验,利用光学金相对泡沫铝三明治的微观结构进行了观察,并对孔隙特征进行了计算。结果显示,三明治预制坯既是温度敏感型材料也是速率敏感型材料,在450℃/0.001 s-1的条件下表现出较好的变形性能,其峰值应力与延伸率分别为22.1 MPa和23.8%;与室温条件相比,三明治预制坯在450℃条件下的热冲压成形精度更高,型面弧高达27.1 mm;高温发泡后制备出泡沫铝三明治弧面结构和曲面结构,证实了该工艺路线的可行性,其面板与芯板之间形成了冶金结合,且芯板的孔隙率达78%,平均孔径为3.5 mm,孔壁的微观组织为树枝状α铝和共晶相α+Si组成。     

可压缩材料挤压过程有限元模拟

利用QFORM通用有限元软件对可压缩材料挤压过程进行了数值模拟，研究了初始相对密度对等效应变和挤压力、挤压比对致密速度和挤压力的影响，同时，通过对平面应变和轴对称各种挤压工况进行模拟分析，给出了两种状态单位挤压力间的关系。