层厚比对钛/铝复合板拉伸力学性能的影响

针对TA1/3003层状复合板,考虑钛/铝层状复合板厚度方向非均质材料力学特性,通过单向拉伸实验,研究层厚比对钛/铝复合板拉伸力学性能的影响及断裂机理。结果表明,钛/铝复合板的强度、均匀伸长率、断裂伸长率等力学性能均介于两种组元材料之间,拉伸过程中试件在宽度方向上产生附加应力,产生向钛侧翘曲的现象。用ABAQUS模拟不同层厚比复合板的单向拉伸过程,结果表明复合板力学性能与组元层厚比和组元材料性能有关,对比模拟、加权公式与实验结果,表明抗拉强度、屈服强度与弹性模量基本符合层厚比加权平均规律,上述方法可用于预测复合板的性能参数,并为实现复合板综合力学性能定量化设计奠定了基础。     

三层对称双金属复合板纵向变厚度轧制过程数值模拟研究

双金属变厚度复合板是以双金属层状复合板为原料,通过纵向变厚度轧制成形的一种新型结构材料。由于双金属复合板基体与覆层金属力学性能存在差异,异质组元金属在变形区内流动规律及界面变形不协调,复合界面容易发生撕裂分离和轧后翘曲等问题。本文利用有限元法模拟分析了不锈钢-碳钢复合板纵向变厚度轧制过程,重点分析轧制过程中变形区中性角、压下率分配、轧制力能参数及金属界面的力学行为,为CLP板轧制工艺规程设计奠定基础。     

复合板的厚向异性问题

通过拉伸实验测试了不锈钢/铝合金/不锈钢三层复合板的厚向异性系数r,并分析了扩散退火对r值的影响及r值对板材成形性能的影响.分析表明①扩散退火会降低r值和提高n值.②用平均r值和rmin来判断拉延危险断面的抗拉强度其误差在6%左右.     

铝合金/不锈钢冷金属过渡熔-钎焊的接头性能

以ER4043(AlSi5)型焊丝作为填充金属,利用冷金属过渡熔-钎焊技术焊接异种材料6061铝合金与304奥氏体不锈钢,研究了不同焊接速度条件下焊接接头界面化合物层的物相组成及其抗拉强度.结果表明:通过优化焊接工艺参数能够得到连续均匀的焊缝,而且当焊接速度达到420mm/min时,焊缝表面的成形质量最好;在焊接接头的铝/钢界面形成了一定厚度的Fe-Al化合物层,其主要成分为Fe_2Al_5及FeAl_3相;焊接接头的抗拉强度为40 MPa,焊接接头的断裂发生于铝/钢的界面处,断口呈脆性断裂.     

多层复合板的成形性能研究

通过对不锈钢／铝／不锈钢三层,五层复合板的成形性能参数（r,n,σ0.2/σb)实验测试和分析,说明了这种材料的成形性能参数与轧制复合变形量,扩散退火温度的关系,指出不锈钢／铝／铝合金／铝／不锈钢五层复合板是一种优良的冲压材料。     

复合板的厚向异性问题

通过拉伸实验测试了不锈钢/铝合金/不锈钢三层复合板的厚向异性系数r,并分析了扩散退火对r值,的影响及r值对板材成形性能的影响,分析表明：（1）扩散退火会降低r值和提高n值。（2）用平均r值和rmin来判断拉延危险断面的抗拉强度其误差在6%左右。     

热轧不锈钢复合板冲击性能研究

研究在不同复合比及温度条件下冲击载荷对热轧不锈钢复合板力学性能的影响。结果表明,热轧复合板随覆层厚度增大或试验温度升高,其冲击吸收能增大,覆层厚度为8mm时,冲击功达到稳定值150J;碳钢层断面为解理面与韧窝混合断裂形貌,不锈钢层断面为韧窝断裂形貌,靠近复合界面不锈钢侧呈沿晶断裂与韧性断裂形貌;复合界面处开裂情况对缺口位置不敏感;热轧不锈钢复合板冲击加载过程复合界面不易开裂。     

热风铜钎焊炉热处理后不锈钢力学性能试验研究

为了研究国产奥氏体 S30408不锈钢桥面芯板的材料力学性能及其本构关系,开展了多种不锈钢试件室温单向拉伸试验研究.考虑试件厚度、取向和热风升降温处理等因素,共设计了 12组共 60个拉伸试件,得到不锈钢试件的名义应力-应变曲线及初始弹性模量、屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数等参数,揭示了厚度和取向对不锈钢试件力学性能...     

夹FGM层的金属/陶瓷ECBF复合板稳态热应力

用有限元法和辛普生法研究了ECBF(不能自由伸长但可自由弯曲)力学边界下中间夹FGM层的金属/陶瓷复合板的稳态热应力问题,检验了研究方法的正确性,给出了该材料复合板的稳态热应力场分布(Ta=850K,Tb=1750K).结果表明:FGM层厚度的增加,对ECBF复合板的稳态热应力影响不明显;当功能梯度材料组分的分布系数M=1时,热应力曲线平缓而光滑,当M=0.1和10时,热应力曲线出现明显的转折点和起伏;随着FGM层孔隙率的增大,三层板的衔接界面处,热应力变化增大,曲线出现尖角,并达到峰值,陶瓷侧的最大拉应力增大三倍;与金属/陶瓷二层复合板界面处热应力出现突变相比,夹FGM层的金属/陶瓷复合板的热应力非常缓和.此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的理论计算依据.     

轧制差厚板方盒件拉深成形的实验与数值模拟

分析了轧制差厚板的显微组织和力学性能存在差异性的原因.针对差厚板方盒件的拉深成形过程建立有限元模型，探讨了其变厚度特性及性能差异化特征的建模方法.通过对比实验及模拟条件下方盒件的成形结果，证明了有限元模型的可靠性.根据验证后的有限元模型，以极限拉深高度和过渡区中心线偏移量为评价标准，分析了差厚板的几何参数(过渡区长度、过渡区位置、薄区与厚区的厚度差)对其拉深成形的影响.结果表明，过渡区越长、厚区占比越大、薄区与厚区的厚度差越小，则差厚板的拉深成形性能越好.确定差厚板的几何参数时，需综合考虑板料的成形性能和轻量化效果.     

有助复剂温轧不锈钢复铝板实验研究

实验研究了浸涂助复剂和中温轧制工艺对不锈钢和铝固相复合界面结合强度及复合板深加工性能的影响·结果表明,原料表面浸涂助复剂不仅可以有效清除不锈钢和铝表面的氧化层,同时反应生成的覆盖膜在加热时又可防止和减少材料表面的再氧化和二次污染,有利于提高界面的结合强度;采用中温轧制工艺不仅在小变形的条件下即可实现不锈钢和铝复合界面的良好结合,而且能明显降低复合过程中不锈钢的变形率分配,有利于改善复合板的深加工性能     

可控拉深筋高强度钢板盒形件拉深工艺数值仿真

拉深筋高度变化对板料成形时的拉深阻力影响显著,而高强度钢板又是当今难成形板料之一,为此提出可控拉深筋技术以提高高强度钢板成形性能。建立JAC590Y高强度钢板固定拉深筋盒形件拉深成形数值模拟模型及实验装置,通过模拟和实验结果对比分析,得到不同拉深筋高度对高强度钢板成形性能影响显著。依据板料拉深过程中拉深力变化规律设计上升——停止——下降的可控拉深筋运动路径,将此路径应用到类似盒形件的高强度钢板汽车引擎盖边板拉深成形中,获得成形良好的20组方案且可控拉深筋对零件最小厚度影响显著。最终对这20组零件最小厚度均值进行极差分析,得到可控拉深筋最优路径组合及主要影响因子H2,通过GA-BP神经网络及回归分析预测因子H2影响下零件最小厚度变化规律。     

镁合金温拉深工艺的有限元模拟和实验研究

通过实验方法和有限元分析研究AZ31(3%Al,1%Zn,质量分数)镁合金的温拉深成形。利用有限元分析研究工艺参数对盒形件拉深性能的影响,预测成形过程中缺陷的产生及扩展。通过模拟得出的成形极限图发现200℃和250℃下板材成形性能良好;通过对厚度进行测量发现200℃时的厚度分布更均匀,而拉深速度为18 mm/min时没有发生断裂缺陷;当拉深速度达到66 mm/min和180 mm/min时在凸模拐角处发生断裂;在不断升高温度条件下,AZ31板材的成形性能有显著提高;温度和速度对盒形件的拉深成形均有很大的影响。实验和数值模拟结果匹配,可以通过有限元分析来指导实验。     

铝-金属玻璃-铝复合板的抗破甲性能研究

利用爆炸焊接技术成功制备出铝-金属玻璃-铝三层复合板, 并对其抗破甲性能进行了试验及数值分析。针对复合板的尺寸较小的特点, 建立了适用于小试件( 特征尺寸小于 50 mm) 的破甲实验方案;基于动力学软件ANSYS/ LS-DYNA 提出了一套对破甲过程进行数值模拟的计算方案。研究结果表明, 破甲试验装置产生的聚能射流直径较小、稳定性良好, 铝-金属玻璃-铝三层复合板在聚能射流作用下其上表面呈大范围的花瓣形破坏, 中间层的金属玻璃材料呈粉末状破碎, 对后续的射流过程起到了干扰的作用; 计算方案可有效地模拟聚能射流的形成及其对铝-金属玻璃-铝三层复合板的侵彻; 数值模拟得到的破甲深度、稳定阶段侵彻通道的直径、材料的破坏模式与实验结果相符。     

用于汽车排气系统的15%Cr铁素体不锈钢的开发

开发了用于15%Cr汽车排气系统的铁素体不锈钢(FSSNEW),并对其室温力学性能、高温强度、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能进行了研究.研究结果表明,开发钢的室温强度高于T409L和SUS430J1L,具有良好的塑性,其成形性可满足深冲加工性能的要求;高温抗拉强度与屈服强度优于或基本相当于目前所使用的铁素体不锈钢的性能;高温抗氧化性、耐点腐蚀和晶间腐蚀性能明显优于T409L.     

时效时间对铸造2507双相不锈钢组织及性能影响

对固溶态的铸造2507双相不锈钢材料在750℃下分别时效2、6及10h,利用OM、SEM、拉伸试验和电化学试验分析了时效时间对材料金属间相形貌及数量、力学性能和耐蚀性能的影响. 试验结果表明： 固溶后的材料经750℃时效处理,随时效时间延长,金属间相的数量逐渐增多,χ相先由颗粒状逐渐长大为块状,然后又细化;σ相则随时效时间的延长逐渐粗化. 析出的金属间相越多,材料抗拉强度、塑性及耐蚀性越低. 点蚀优先在铁素体内及铁素体/奥氏体晶界上萌生,并向铁素体扩展,并且时效后材料腐蚀电流密度与时效时间呈现J_腐蚀r=0.69125t+1.432的线性关系.     

退火温度对铜/铝复合板剥离性能的影响

采用异步轧制方法制备铜/铝复合板,用电子万能试样机、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析测试手段,研究扩散退火对于铜/铝复合板结合强度、剥离裂纹位置及剥离断口化学成分的影响.研究发现,扩散退火使复合板结合强度降低,扩散层厚度随退火温度的提高而增大.复合板经350℃保温2h后,在铜/铝界面形成厚7.31μm的扩散层,经500℃保温2h后,形成厚15.53μm扩散层.退火态铜/铝复合板剥离裂纹位于靠近扩散层中间的富铝层,剥离断裂处的金属间化合物为CuAl和CuAl2.退火时形成的脆性金属间化合物以及轧制过程中形成的裂纹及未结合区是造成结合强度降低的主要原因.铜/铝轧制复合板宜采用低于350℃温度进行退火.     

钎焊-热轧法制备高速公路不锈钢复合护栏

针对当前高速公路热镀锌护栏存在的主要问题,提出采用不锈钢/碳钢复合板作为新型高速公路护栏材料.研究了钎焊-热轧法制备不锈钢复合护栏的工艺,技术路线为通过炉中钎焊实现不锈钢/碳钢的初结合,对钎焊复合板进行热轧进一步提高结合强度.研究结果表明:采用自制的Ag质量分数为15%的钎料可以实现不锈钢/碳钢有效的钎焊结合,钎焊温度720~730℃,钎焊时间3~4 min是较理想的工艺条件.对钎焊复合板热轧可以显著提高不锈钢/钎料界面的结合强度,压下率低于30%时,轧后钎料层未出现断裂、分层.热轧后,不锈钢复合护栏剪切强度可达338.4 MPa.     

累积叠轧Al/Cu复合板界面反应层核-壳结构形成机制

采用累积叠轧(ARB)结合多次退火处理制备了Al/Cu复合板,重点研究了Al/Cu界面反应层核-壳结构形成机制. 结果表明:Al/Cu界面反应层的形成主要依赖于退火过程中铜原子在界面处的扩散,反应产物包括Al₂Cu、AlCu、Al₄Cu₉. 轧制变形致使反应层破碎并在基体中均匀分布,轧后退火处理导致新的反应层不断形成.最终经多次叠轧及退火处理,原始铜板材全部转变为椭球状具有核-壳结构的Al/Cu金属间化合物颗粒. 8道次复合板抗拉强度最高,达到176.8 MPa,是退火态1060抗拉强度的1.74倍;0道次复合板延伸率较好,主要是Al/Cu界面分层后铝层均匀塑性变形,应力缓慢释放所致.     

固溶温度对Ag2205双相不锈钢组织与性能的影响

通过添加Cu–Ag合金颗粒制备Ag2205双相不锈钢,并分别在1 050,1 075,1 100,1 125和1 150℃对其进行固溶处理;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验、电化学工作站及覆膜法等研究固溶温度对Ag2205双相不锈钢组织、力学性能、耐蚀性能及抗菌性能的影响,并与母材2205及Cu2205不锈钢的实验结果进行对比分析。研究结果表明:随着固溶温度的升高,Ag2205材料内γ相体积分数逐渐降低且γ相先变粗后细化,而α相体积分数逐渐提高;此外,微米级的含Ag相主要分布于α基体及α/γ相界处,升高固溶温度会促进Ag相溶解;随着固溶温度的升高,含Ag材料洛氏硬度和抗拉强度均先降低后升高,但伸长率持续增大,当固溶温度为1150℃时,Ag2205综合力学性能最佳且优于母材与含Cu2205材料的力学性能;Ag的加入会降低2205材料的耐蚀性,但提高固溶温度可改善其耐蚀性能,且在1125℃固溶后,其耐蚀性已优于母材耐蚀性;3种材料中,Cu2205材料的耐蚀性最好;当固溶温度大于等于1 075℃时含Ag材料具有优异的抗菌性能,Cu2205材料及母材则不具备抗菌效果。