基于有限元的压铸模寿命预测和工艺优化

使用有限元数值模拟软件研究了压铸工艺参数对压铸模热疲劳性能的影响。首先通过ProCAST软件模拟了压铸循环热平衡状态下的温度场,然后将温度场热载荷作为ABAQUS软件的初始条件进行加载,并通过ABAQUS软件得到压铸循环过程中的热应力变化和热疲劳寿命结果。结果表明,由模拟得到的模具热疲劳最短寿命区域与压铸模进行疲劳失效试验获得的热疲劳裂纹产生区域相符合,验证了模拟结果的准确性。此外,设计了以热疲劳寿命为试验目标的压铸工艺参数的正交模拟试验,优化得出了合理的压铸工艺参数。     

Si-Cr-Mo改进型H13热作模具钢热变形行为及有限元模拟

利用Gleeble-3800热模拟实验机,对自主研发的Si-Cr-Mo改进型H13热作模具钢——3Cr2Mo3钢进行热压缩实验,研究了其在变形温度为950～1200℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下的热变形行为。基于实验得到的真应力-真应变曲线,建立了Arrhenius型本构方程,并对其进行真应变补偿。由动态材料模型构建了3Cr2Mo3钢的热加工图,并得到了最佳热加工范围。利用有限元软件DEFORM和光学显微镜,研究了3Cr2Mo3钢在热变形过程中的温度场与微观组织的关系。结果表明：3Cr2Mo3钢的真应力受应变速率和变形温度的影响,且在低应变速率下(0.01 s^-1)出现明显的动态软化特征,6次真应变补偿型本构方程的拟合精度高;实验条件范围内,3Cr2Mo3钢的最佳热加工范围为变形温度为1110～1200℃、应变速率为0.01～1 s^-1;有限元软件DEFORM温度场结果显示,随着变形温度的升高和应变速率的降低,试样的心部与表面的温度场分布均匀,微观组织为均匀细小的动态再结晶晶粒。     

偏析对DZ483镍基高温合金糊状区内液相密度的影响

为研究DZ483合金在凝固过程中的元素偏析行为对糊状区内液相密度的影响,采用等温凝固结合水淬法对合金进行不同温度下的凝固实验.利用OM和SEM观察试样的凝固组织,利用EDS测量固相和剩余液相的元素含量,并根据剩余液相的成分计算其密度.结果表明,DZ483合金的开始凝固温度略低于1335℃,在1325℃液相中开始析出富含Ta和Ti的MC;W和Co为负偏析元素,Mo,Ta和Ti为正偏析元素,而Al和Cr几乎不发生偏析;剩余液相的密度随温度降低基本呈下降趋势,但在1325至1315℃之间有所回升.计算结果表明,温度对液相密度的影响很小,合金元素的偏析对液相密度的影响占主要地位.其中,Mo和Ta的偏析导致液相密度增加,而Ti和W的偏析导致液相密度明显降低.备合金元素的偏析对密度变化的贡献由大到小顺序为:Ti>Ta>W>Cr>Mo>Al>Co.MC的形成消耗了大量的Ti和Ta,对合金元素的偏析造成一定的影响,从而导致液相密度在1325至1315℃之间有所增加.     

SRR99镍基单晶高温合金在落管微重力环境下的枝晶生长行为研究

利用50m长落管研究了SRR99镍基单晶高温合金在微重力与重力环境下的枝晶生长行为。采用金相显微镜观察了试样在微重力(微重力试样)和重力(重力试样)下凝固组织的差异,并利用图像分析软件测量了枝晶的一次臂和二次臂的长度及间距。结果表明,微重力试样在下落过程中从未熔部分外延生长的最大长度约为1.7mm,重力试样的最大长度为1.9mm。微重力试样的一次枝晶干粗大,平均间距约为80μm,而重力试样中存在较多的细小一次枝晶干,一次臂平均间距约为71μm。一次枝晶平均间距在微重力环境下增大20%。微重力试样的二次臂长度较长,且在20～160μm的整个长度范围内较均匀分布;重力试样二次臂长度较短,且集中分布在20～80μm区间内。微重力试样和重力试样的二次枝晶臂平均间距相同,均为17μm。