7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM‐3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。     

工艺参数对铝合金微槽道挤压成形的影响

将热处理后的1050铝合金拉伸试样进行等温拉伸试验，获得真实应力-应变曲线，使用Deform-3D软件模拟1050铝合金微槽道的挤压成形过程。分析挤压速度、摩擦因数以及槽道宽高比这些关键工艺参数对材料等效应力-应变曲线分布的影响。结果表明，随着挤压速度和摩擦因数的增大，材料等效应力和应变均变大，变形不均匀性增大；随着槽道宽高比的变大，材料的等效应力和应变整体呈现上升趋势，微槽道板筋处出现了明显的应力集中现象，变形不均匀。根据模拟结果，选取最优参数进行1050铝合金微槽道挤压成形模拟试验，结果显示材料的流动均匀性更好，成形过程更加稳定，所得零件表面精度显著提高。     

应力-应变曲线形式对铝合金板料成形极限的影响

为使板料的成形性分析更符合实际,以Marciniak-Kuczynski(M-K)理论为基础,提出了采用应力-应变测量数据预测铝合金板料成形极限的方法.分别采用应力-应变测量数据、幂指数以及多项式拟合曲线三种应力-应变形式对6016-T4和7075-T6铝合金板料的成形极限进行研究.通过单向拉伸实验得到材料的应力-应变数据,构建了不同形式的曲线模型,计算了相应的极限应变,并绘制了板料成形极限曲线.将理论上预测的FLC与胀形实验结果进行对比,结果表明,采用应力-应变测量数据对板料成形极限的预测最好,而常用的幂指数拟合曲线得到的预测结果与实验存在一定的偏差.     

铸态高强铝合金热变形流变应力行为的研究

文中采用热力模拟试验方法对新型铸态高强铝合金试样进行了热压缩实验,研究了新型高强铝合金在变形温度为300~420℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下压缩变形程度达到50%的流变应力变化规律。研究表明,该合金热变形应力—应变曲线呈现动态回复型曲线;流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;热变形激活能为269.985 k J/mol,应力指数为7.009 7。     

抛物面形零件冲压成形悬空侧壁圆锥台变形区的应力应变计算

应力和应变的分布情况可以反映出零件在成形过程中的变形特点,它是研究零件冲压成形的基础.采用主应力法推导出了冲压成形过程中旋转抛物面形零件悬空侧壁圆锥台变形区的应力和应变计算公式,以材料为SS304不锈钢的抛物面形零件为算例,得出其应力和应变分布趋势.另外,还计算出了抛物面形零件冲压成形时的应力分界圆直径和应变分界圆直径,其中,应变分界圆直径的计算结果与已有实验数据一致.通过对旋转抛物面形零件冲压成形过程中悬空侧壁圆锥台变形区应力和应变分布的研究,明确零件的成形过程和变形特点,为其冲压成形时内皱曲极限的预报与控制奠定了基础.     

铝合金半固态反挤压过程的数值模拟

材料在半固态下具有特殊性质,运用有限元数值模拟技术,研究材料在半固态成形过程中的应力场、应变场和温度场的分布规律,预测金属在成形过程中的充型行为、可能产生的缺陷和最佳工艺参数等信息,可为实际生产提供理论依据。对半固态2017铝合金的反挤压过程进行了数值模拟,研究了变形温度、凸模速度、凸模压下量、挤压比和摩擦因子等工艺参数对变形过程中应力、应变和温升的影响,并优化了变形工艺参数。     

矩形截面型材拉弯弹复研究的实验新方法

以往的拉弯实验研究都是基于传统的拉弯成形机,设备造价高,操作复杂。本文以矩形截面型材为研究对象,基于弹塑性弯曲工程理论的基本假设和应变的可叠加原理构建了矩形截面型材拉弯的力学模型,讨论了拉弯变形后型材横截面上应力应变分布的不同情况,进一步揭示了拉弯成形的变形机理。设计了一种新型的拉弯实验模具并开展了矩形截面型材拉弯弹复的实验研究,针对某一矩形截面型材,在弯曲半径为200 mm和300 mm时,获取了型材回弹后的半径与截面拉力的关系。利用有限元分析软件ABAQUS开展了基于物理实验的有限元模拟分析,物理实验和有限元分析所获得的拉弯弹复规律与理论解析结果一致,数据吻合。该模具造价低廉,结构简单,操作方便。实验结果可靠,具有一定的理论研究和工程指导价值。     

航空铝合金应变空间弹塑性本构模型

从应变空间表述的塑性增量本构模型一般形式出发,根据航空铝合金等线性强化材料特性建立应变空间弹塑性本构模型。应变空间本构模型所需参数通过应力空间中对应参数转化得到,材料的屈服准则、流动法则、内变量和塑性模量等准则及参量均以应变空间的形式建立,从而构建适合铝合金等线性强化材料的弹塑性增量模型。通过算例计算,证明该模型与应力空间增量本构模型等效。该模型所需计算变量为可在线获得的应变,使应力分析计算大为简化,可以方便地求解应力空间本构模型难以求解的强化材料变形问题。因此特别适合于航空铝合金厚板预拉伸等金属变形加工工艺的应力分析。     

汽车弯纵梁成形应力应变分析及模具反变形设计

本文介绍了汽车弯纵梁在冲压成形过程中由于材料内部应力应变而发生变形的分析，提出了通过工艺展开料的优化和模具的反变形设计减小成形后变形的问题。     

3104铝合金流变应力行为

根据3104铝合金在加工过程中所要求的不同变形条件,设计了不同的变形温度、应变速率,进行热轧过程的模拟实验,分析了合金变形时变形抗力、流变应力与应变速率、变形温度之间的关系.通过对实验数据的数理统计分析,结果表明,该合金流变应力对应变速率和变形温度敏感,应变速率和变形温度是3104铝合金变形工艺控制的主要因素.     

Mechanical behavior and microstructure evolution for extruded AZ31 sheet under side direction strain

AZ31 magnesium alloy sheets were prepared by a conventional extrusion (CE) and a novel integrated extrusion with side direction strain (SE). The microstructure characterizations, crystallographic texture and mechanical property tests were carried out and compared between the extruded Mg alloy sheets processed by CE and SE. The results indicated that the SE sheets exhibited an excellent combination of strength and ductility. To reveal the side strain effect, the finite element model was employed to investigate the effective stress and strain behavior of the AZ31 magnesium alloy sheets during CE and SE processes. It was found that the SE process was effective in weakening the stress and strain concentration. This implied that it developed an additional side direction strain through the sheet thickness during the hot extrusion. Meanwhile, the side strain shear paths could promote the local accumulation of dynamically recrystallized grains and increase the random high-angle boundaries to achieve weak (0002) basal texture. Important factors including the side strain path and extrusion parameters need to be taken into account to understand the deformation mechanism and microstructure evolution.     

基于化学成分的铝合金热变形抗力模型

现有的铝合金变形抗力模型只针对具体牌号合金,之间没有联系,一旦成分变化就不再适用了。为了克服这个问题,本文对21种热成形典型铝合金以Hansel–Spittel模型为基础,对其模型系数A,m1,m2,m3,m4进行基于化学成分的线性拟合,建立了Hansel–Spittel模型系数的化学成分模型,进而获得基于化学成分和高温变形参数的热变形抗力模型,经检验所得模型具有较好的精度。     

6005A与6082铝合金热变形流变行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对6005A和6082铝合金进行高温等温压缩试验,研究了在变形温度为450-550℃和应变速率为0．005-10s^-1条件下两种铝合金的热变形流变行为．6005A铝合金在低应变速率条件下,不同变形温度时的流变曲线均呈现波浪形特征,随着应变速率的增加,硬化和软化接近平衡,表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下,硬化过程占据主导地位,回复和硬化过程的竞争使流变曲线呈现波浪形上升的趋势．6082铝合金在低应变速率情况下,不同变形温度时的流变曲线未出现周期性波动;在中等应变速率条件下也表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下出现波浪形特征．两种铝合金均为正应变速率敏感材料,其热变形是受热激活控制．最后给出了铝合金热变形条件下流变应力、应变速率和变形温度三者之间的关系式．     

电池包用6061铝合金型材成分与挤压成型性关系

由于现有6061铝合金挤压成型性及力学性能较差，在实际生产中应用范围受限，通过改变合金成分开发新型6061铝合金，将Si的质量分数调整至国标上限0.73%～0.80%，Mg的质量分数调整至国标下限0.82%～0.90%，同时分别设计了多细晶元素（Mn+Cr的质量分数为0.40%）与少细晶元素（Mn+Cr的质量分数为0.14%）两种配比方式，分别命名为6061-A铝合金和6061-B铝合金。通过观察微观组织、测试力学性能、调整挤压速度，研究6061-A铝合金和6061-B铝合金的力学性能、挤压成型性。结果表明，6061-A铝合金挤压成型性更好，同时经（175±5）℃×8 h热处理后，型材屈服强度达到312 MPa，抗拉强度达到325 MPa，伸长率为9%，均高于标准要求。     

7085铝合金固溶温度预热后的大应变变形强化

提出了一种工艺性能好并能将位错强化和其他强化机制有机结合的超高强7085铝合金制备技术路线,即先在固溶处理温度对7085铝合金进行预热,然后,进行铝合金冷却速度较快的大应变变形等通道转角挤压(ECAP）加工.结果表明,ECAP加工对7085铝合金产生的强化与所用模具的温度密切相关,与模具温度为400 °C的ECAP加工相比,模具温度为室温的ECAP加工对7085铝合金的强化效果显著.基于Taylor公式的定量计算结果表明,该显著的强化主要不是来自于位错强化的增加,而是来自于其他强化机制（沉淀强化、晶界/亚晶界强化等）的作用.     

Simulation of dynamic recrystallization for an Al-Zn-Mg-Cu alloy using cellular automaton

A cellular automata (CA) model has been developed to predict and control the microstructure evolution during hot deformation on 7085 aluminum alloy. The initial microstructure and thermal-mechanical parameters were used as the input data of the CA model. To link microstructure evolution with macroscopic flow stress, dislocation density was set as an important internal state variable. The hot deformation behavior of 7085 aluminum alloy was studied by isothermal compression tests under a deformation temperature range of 623–723 K and a strain rate range of 0.001-1s^?1 up to true strains of 0.53–1.20. Electron backscattered diffraction technique and the CA model were utilized to systematically investigate the effects of strain, strain rate and deformation temperature on the microstructure evolution, and further to predict the average grain diameter and the recrystallization fraction after deformation. The simulated results were validated by the experimental data to demonstrate the feasibility and predictability of the CA model.     

Microstructure and mechanical properties of the micrograined hypoeutectic Zn–Mg alloy

A biodegradable Zn alloy, Zn–1.6Mg, with the potential medical applications as a promising coating material for steel components was studied in this work. The alloy was prepared by three different procedures: gravity casting, hot extrusion, and a combination of rapid solidification and hot extrusion. The samples prepared were characterized by light microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction analysis. Vickers hardness, tensile, and compressive tests were performed to determine the samples’ mechanical properties. Structural examination reveals that the average grain sizes of samples prepared by gravity casting, hot extrusion, and rapid solidification followed by hot extrusion are 35.0, 9.7, and 2.1 μm, respectively. The micrograined sample with the finest grain size exhibits the highest hardness (Hv = 122 MPa), compressive yield strength (382 MPa), tensile yield strength (332 MPa), ultimate tensile strength (370 MPa), and elongation (9%). This sample also demonstrates the lowest work hardening in tension and temporary softening in compression among the prepared samples. The mechanical behavior of the samples is discussed in relation to the structural characteristics, Hall–Petch relationship, and deformation mechanisms in fine-grained hexagonal-close-packed metals.     

高性能钨合金制备技术研究现状

综述了钨合金中添加物种类、粉末制备、粉末压制、粉末烧结等工艺以及钨合金的热处理和形变强化后处理工艺。着重介绍了W-Ni-Fe合金中元素的添加原则及各元素的作用，水热法在制备钨合金纳米粉末中的应用及热等静压法在粉末压制中的优势等，并对钨合金的循环热处理及热挤压形变强化工艺进行了重点阐述。指出大尺寸钨合金的强化、多种化合物的同步液相掺杂、钨合金近净成形以及钨晶须增强的非晶态复合等钨合金制备工艺的发展方向。     

Ti62421s钛合金的热变形行为及加工图

在变形温度为900～1060℃和应变速率为0.001～10s-1条件下,对Ti62421s合金进行变形量为60％的热压缩变形,以研究Ti62421s合金的热压缩流变应力行为.研究温度与应变速率对Ti62421s热变形流变应力的影响,建立Ti62421s合金热变形流变应力的本构方程和加工图.研究结果表明:合金在热压缩过程中,流变应力随着应变的增大而增加,达到峰值应力后逐渐趋于平稳:当在高应变速率(10s-1)下变形时,出现不连续屈服现象:应力峰值随应变速率的增大而增大,随温度的升高而呈减小趋势:合金最佳变形工艺参数为:温度θ=980℃,应变速率(ε)=0.01～0.1s-1.