TA32新型钛合金高温流变行为及本构模型研究

为了研究TA32钛合金的高温流变行为,建立该材料本构模型,对TA32钛合金进行了温度范围为650～850℃,应变速率为10-1～10-4s-1条件下的高温拉伸试验。结果表明,TA32型钛合金较高的温度依然能保持较好的综合性能,在650～750℃区间内应变速率为10-1～10-3s-1条件下,变形呈现出明显的加工硬化和再结晶现象,当温度升至800℃及以上时其塑性延伸率显著提高而强度下降,同时出现了稳态流动应力。随后,基于统计学和正则化原理,提出一种修正本构模型参数的方法,并建立了TA32新型钛合金的Arrhenius-type型应力流变本构模型。通过对比验证实验结果可知,相对于传统的最小二乘法得到的模型,该修正方法得到的模型能有效地提高模型的精度。     

七斜辊矫直机应用程序设计与数值模拟

根据矫直理论,利用MATLAB GUI平台实现对2-2-2-1型七斜辊棒材矫直机的辊距、辊子斜角、压下量等工艺结构参数的计算,以及等距双曲线辊形的自动设计,并通过VBA技术实现等距双曲线辊形在CATIA软件中的自动绘制。以Φ60mm 20Cr钢为例,由程序计算所得工艺结构参数与辊形曲线,利用ABAQUS有限元分析软件对棒材矫直过程进行数值模拟,得到了矫直过程中的矫直力曲线、残余应力分布和矫直后棒材纵坐标分布曲线。在LGJ100七斜辊矫直机上进行试验验证。试验结果表明,理论计算与数值模拟的结果合理可行,对七斜辊矫直机的高效设计与实际矫直生产具有指导意义。     

基于应变补偿和修正项的新型铝锂合金温热变形本构模型

采用UTM5000电子万能拉伸试验机,在变形温度573~648K和应变速率0.001~0.1s-1条件下对2060-T8铝锂合金进行等温恒应变速率拉伸试验,得到其在变形过程中的真应力-真应变曲线,建立了基于应变补偿和修正项的温热变形本构方程。通过扫描电子显微镜(SEM)分析拉伸断口,对2060-T8铝锂合金的温热变形行为进行研究。结果表明：2060-T8铝锂合金对变形温度和应变速率具有较高的敏感性,流变应力曲线呈现出应变硬化和流变软化的特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,稳态流变特征逐渐消失,其在温热变形条件下的断裂形式为韧性断裂。修正的本构模型与实验值吻合度较高,可以为2060-T8铝锂合金温热变形的有限元模拟提供前提条件。     

TC4钛合金蜂窝芯的扩散连接/拉伸成形工艺

采用ABAQUS有限元仿真软件模拟了TC4钛合金蜂窝芯的扩散连接/拉伸成形过程,基于仿真结果获得最优的拉伸长度,通过扩散连接/拉伸成形试验,研究了蜂窝芯的胞体轮廓、壁厚分布以及扩散连接界面形貌.结果表明:在920℃/3 MPa/60 min参数下扩散连接得到层叠板,并在温度800℃、拉伸速度1 mm·s-1下拉伸75 mm后得到蜂窝芯,该蜂窝芯中形成了规则的正六边形胞体,验证了扩散连接/拉伸成形工艺制备蜂窝芯的可行性;蜂窝芯中部胞体质量较好,尺寸精度较高,其平均高度为16.2 mm,平均宽度为21.5 mm,弯曲圆角为2.5 mm,最大减薄率为5.37％;层叠板扩散连接区域未出现明显孔洞缺陷,焊合率超过95％,经过拉伸后扩散连接区域未出现撕裂,弯曲圆角区域未出现裂纹.     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

采用氧化增重法研究了表面有/无喷涂氮化硼高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度为750～850℃范围内的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,氧化温度、时间和氮化硼润滑剂是影响TA32钛合金氧化行为的重要因素。在750～850℃其氧化速率均符合直线-抛物线规律,800℃以上氧化剧烈且发生氧化膜脱落现象;在高温下其氧化膜随着时间逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐变得疏松多孔。氮化硼润滑剂对TA32钛合金有很好的氧化保护作用,其表面氧化层成分为Ti O2、Al2O3和Ti3Al。     

7075铝合金冷搓成形本构关系及有限元分析应用研究

目的 研究7075铝合金在高应变速率下的本构关系,并将其应用于有限元仿真分析中,以实现对7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程的精确预测。方法 利用霍普金森压杆(SHPB)实验获得7075铝合金在1 000~4 500 s⁻¹应变速率下的真实应力-应变曲线。结合静态压缩实验在0.001 s⁻¹应变速率下的结果构建了优化的Johnson-Cook(J-C)本构模型,并应用有限元仿真对7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程进行模拟预测。结果 当应变速率由0.001 s⁻¹上升至3 000 s⁻¹时,7075铝合金的屈服强度增长较少,但当应变速率由3 000 s⁻¹上升至4 500 s⁻¹时,屈服强度提高了45 MPa。利用优化的J-C本构模型对真实应力进行预测,其平均相对误差与相关系数分别为0.35%和0.999 2。有限元分析结果显示,在成形过程中,铆钉零件任意部位的最大应变速率基本低于4 500 s⁻¹。外形预测结果与实际测量值的最大绝对误差为0.08 mm,最大相对误差为3.45%。结论 当应变速率由3 000 s⁻¹上升至4 500 s⁻¹时,7075铝合金展现出了明显的应变率强化效应,优化的J-C本构模型能够准确预测7075铝合金在0.001 ~4 500 s⁻¹应变速率范围内的真实应力。将其应用于有限元分析能够准确预测7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程。     

3D封装芯片焊点可靠性有限元分析

选择工业中广泛使用的Sn,Sn3.9Ag0.6Cu钎料作为三维封装芯片键合焊点材料,采用ANSYS有限元软件建立三维封装模型,基于Garofalo-Arrhenius本构方程,进行-55～125°C热循环模拟,并通过田口法探讨封装结构和工艺参数对焊点的可靠性影响.结果表明,Cu柱与焊点接触处是整个结构的薄弱区域,在IM...     

Ti2AlNb合金板材的成形性能研究

本文通过板材不同温度下的本构关系,板材在不同温度下的成形极限,板材在设定温度的不同应变速率条件下的成形性能参数的试验研究,评价Ti_2AlNb合金板材的成形性能,为该材料不同钣金成形方式提供基础数据参考。     

纳米铝颗粒增强Sn1.0Ag0.5Cu钎料性能及机理

通过机械混合的方法，制备Sn1.0Ag0.5Cu-xAl复合钎料.采用DSC、STR-1000型微焊点强度测试仪及SEM，研究了纳米铝颗粒对低银Sn1.0Ag0.5Cu钎料组织与性能的影响.结果表明，微量纳米铝颗粒的添加对钎料的熔化温度影响较小，其熔点均在226.9~229.0℃之间.随着纳米Al元素含量的增加，钎料的润湿角逐渐减小，力学性能逐渐增加，当纳米Al元素的添加量为0.1%时，焊点的拉伸力达到最大，为7.1 N.此外，Sn1.0Ag0.5Cu-0.1Al钎料的内部组织得到显著细化，焊点界面金属间化合物的生长也得到明显抑制，主要归因于纳米颗粒对金属间化合物生长的吸附作用.     

非对称截面型材拉弯成形数值模拟研究

采用ABAQUS软件对某飞机上非对称截面型材的拉弯成形过程进行了数值模拟,建立了位移控制拉弯工艺的有限元模型,并对带凹陷拉弯过程进行仿真。探讨了预拉伸量、补拉伸量及摩擦因数等工艺参数对回弹量与畸变角的影响,得到合适的应用参数,对飞机拉弯件成形质量、加工效率的提高起到了重要的指导作用。