镁合金AZ31B直齿锥齿轮热锻成形研究

根据镁合金AZ31B的高温流动应力曲线,建立了包含应变的三维加工图,反映了温度、应变和应变速率对功率耗散系数和流变失稳区的影响,确定了合适的热变形范围,即温度为250～325 ℃、应变速率为0.1～1 s-1.在此基础上,研究了镁合金直齿锥齿轮的锻造成形,制定了无齿形预锻和终锻两步等温锻造工艺,在MSC.Marc平台上进行了锻造过程的模拟,基于模拟结果,完成了镁合金直齿锥齿轮的锻造成形实验.     

316H钢锻后固溶处理混晶缺陷产生原因与控制策略

针对316H奥氏体不锈钢锻后固溶处理混晶缺陷产生的原因进行了研究,结果发现当固溶温度过高或材料内部存在非均匀变形储能时,在固溶处理中极易出现混晶缺陷。对退火态316H钢在高温条件下的晶粒长大行为进行了系统性研究,结果发现,316H钢在1020～1040℃范围内保温时晶粒长大速率增长较为平缓,而在高于1040℃保温时则出现了晶粒急剧长大的现象,故确定固溶处理温度应在1020～1040℃之间。提出了通过消除非均匀变形储能方法主动控制混晶的策略,采用在固溶处理前对材料进行940℃左右预退火处理的方法,有效地消除了316H钢内部的非均匀变形储能,最终使316H钢的晶粒度达到了3.5级以上的工程要求。     

镁合金AZ61热流变应力模型的两种建模方法

为确定镁合金AZ61热变形特性与制定合理的成形工艺参数,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究该材料在变形温度523K~673K和应变速率0.001s-1~1s-1下的流变应力行为。根据实验数据,确定热变形激活能,建立峰值应力与温度和应变速率的关系式。采用两种不同方法,分别建立任意时刻流变应力与温度、应变速率和应变的关系式,并验证了流变应力方程的准确性。研究结果表明,直接考虑应变对应力的影响模型相对误差为5.46%,通过动态再结晶分数间接考虑应变对应力的影响模型相对误差为5.42%,两种模型的预测值均与实验值较吻合。     

避免大锻件内部拉应力的工艺参数研究

避免并消除拔长过程大锻件内部产生拉应力是制定锻造工艺应考虑的重要因素。应用有限元软件DEFORM-3D对大锻件的拔长过程进行了系统的数值模拟,通过分析不同工艺参数下,大锻件心部拉应力的变化,确定了对锻件心部应力状态影响较大的工艺参数。将砧宽比W/H和料宽比B/H作为工艺变量,用函数方程组描述锻件心部应力状态的变化趋势,为确保锻件心部在拔长变形过程中始终保持三向压应力状态提供了理论依据。     

316LN钢奥氏体晶粒长大模型

通过改变加热温度和保温时间研究核电主管道用钢316LN奥氏体晶粒的长大规律。结果表明,随着加热温度的升高和保温时间的延长,实验钢奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,且加热温度为1 200℃保温2h时出现混晶现象。奥氏体平均晶粒尺寸变化曲线表明,与保温时间相比,加热温度对晶粒尺寸的影响更大。对实验数据进行非线性回归,建立了描述316LN钢奥氏体晶粒长大规律的数学模型;通过对比实验值与计算值验证了模型的精度和可靠性。研究结果对确定316LN钢始锻温度和制订加热规范具有指导意义。     

基于简化辊系模型的热轧宽厚板板形有限元分析方法

建立基于简化辊系模型的热轧有限元模型及基于解析算法的工作辊弹性压扁模型,通过模型间的迭代计算,获得了最终稳定的板形。基于Windows平台,将该方法用C#语言开发成一套板形分析计算软件。该计算软件综合有限元法与解析算法的优点,实现了板形的快速计算以及对板形因素的定量分析。     

SA508-3钢保温过程奥氏体晶粒长大规律研究

锻造时需要确定始锻温度及控制锻造时的晶粒度.利用箱式电阻炉进行一系列保温实验,研究了核电压力容器材料SA508-3奥氏体不锈钢在不同保温温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大规律.结果表明:当保温时间一定时,奥氏体晶粒随保温温度的升高呈指数关系长大.当保温温度超过1200℃时,奥氏体晶粒尺寸急剧增大,晶粒明显粗化.根据实验结果建立了奥氏体晶粒长大规律的数学模型,为确定SA508-3钢始锻温度提供了微观组织判断依据.     

新的单参数动态再结晶动力学建模及晶粒尺寸预测

通过引入动态再结晶的演化速率,分析了基于Avrami方程的经典动态再结晶动力学模型的不足.提出了一种新的具有单参数的动态再结晶动力学模型,反映了动态再结晶过程缓慢快速缓慢的特点.采用Gleeble-1500热模拟试验机,对典型的具有动态再结晶特性的材料镁合金AZ31B进行了热压缩实验,通过进行参数回归得到了其动态再结晶动力学模型,并与实验结果相对比,验证了该模型的正确性.进一步将稳态变形条件下获得的微观组织演化模型改写成分步叠加形式.与动态再结晶晶粒尺寸模型相结合,应用到非隐态条件的晶粒预测,模拟与实验的对比表明计算结果和定量金相法所获得的结果基本一致,说明了非稳态变形过晶粒的叠加预测方法的合理性.     

4辊CVC热带钢连轧机轧制过程的仿真

采用流面条元法分析带材的三维塑性变形，影响系数法分析辊系的弹性变形，并将二者耦合，建立了4辊CVC轧机板形和板凸度的分析计算模型，并对4辊CVC热带钢连轧机的轧制过程进行了仿真。仿真结果表明，4辊CVC轧机具有很擅的板凸度和较强的板形控制能力；建立的仿真模型实用可靠，仿真精度较高，为4辊CVC轧机热轧带材板形和板凸度的仿真与分析提供了理论基础。     

新的具有应变软化特征的本构模型

基于蠕变方程,针对具有应变软化特征的材料提出了一个新的本构模型,该模型考虑了动态再结晶的软化效应。模型认为,由于变形温度决定了原子的扩散能力和位错移动的驱动力,而应变速率决定位错密度和晶界能的累积速度,因而峰值应力取决于变形温度和应变速率。由于再结晶过程是热激活过程,再结晶体积分数可通过唯象理论模型表示成应变的函数,而由峰值应力和再结晶分数可确定由于动态再结晶软化作用引起的应力的下降,因此可以认为,任意时刻的应力取决于峰值应力和应变。该模型表示了温度、应变速率和应变对应力的影响,适合具有动态再结晶的材料,如结构钢35CrMo、20CrMnTi及镁合金AZ31B,计算表明,新模型的预测值与实验值相一致。