6082铝合金摩擦塞补焊接头焊核区晶体特征

为降低对设备要求,在填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术的基础上,采用摩擦辅助加热的方法对6082铝合金匙孔类体积型缺陷进行了摩擦塞补焊试验,得到了成形良好的塞补焊接头.对接头焊核区进行EBSD分析.结果表明:晶粒细化显著,存在明显择优取向.塞棒转速由1 800 r/min增加至2 000 r/min,晶粒形状由等轴晶转变为线锤状,平均晶粒尺寸增大,大角度晶界组分略有降低;焊核区存在变形、剪切及再结晶混合织构,再结晶织构组分随转速增加而增加,由速度增加对变形速率产生的影响降低,相应地由速度增加对再结晶所产生的影响被强化.     

位移幅值对Inconel600合金微动磨损性能和机制的影响

采用高精度微动磨损试验机SRVⅣ研究蒸汽发生器传热管材料Inconel600合金在不同位移幅值下的微动磨损行为,分析了位移幅值对摩擦因数和磨损体积的影响.采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察磨损表面和截面的形貌,并用透射电子显微镜对摩擦学转变组织进行观察.结果表明:随位移幅值的增加,摩擦因数和磨损体积逐渐增大,材料的微动行为先后经历以黏着为主的部分滑移区以及滑动为主的完全滑移区;磨损机制也由黏着磨损逐步转变为氧化磨损和剥层磨损的共同作用;微裂纹出现在黏着区域和滑动区域的交界处以及滑动区域内;黏着区氧分布密度和磨痕外基体的相一致,氧化主要发生滑动区域;磨痕亚表层的组织发生了严重的塑性变形,产生纳米化现象,摩擦学转变组织的晶粒尺寸约100 nm,远小于原始组织的15~30μm.     

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。     

坯料的几何尺寸与摩擦对锻造变形力的影响

文章通过几个不同尺寸坯料在不同表面粗糙度的工具上进行的压缩试验 ,模拟金属锻造的变形过程 ;分析了坯料的不同几何尺寸与摩擦状态对锻造变形力及变形过程的影响 ;探讨了具有不同表面粗糙度的工具和相对高度毛坯 ,在变形时单位压力的变化情况 ;并就试验结果结合实际生产中的具体情况 ,讨论了锻造成形中的几个问题。     

异步轧制铜/铝双金属复合板变形行为的研究

采用异步轧制复合工艺制备了铜/铝双金属复合板,分析了轧制工艺参数对复合板变形行为的影响,结合轧制变形区金属受力状态探讨了复合过程中的金属变形及流动规律.结果表明:异步轧制变形区内界面摩擦剪切作用直接影响母材的受力状态,共同变形区内双金属间的搓轧作用对金属流动及结合效果影响最大.异步速比越大,硬质金属变形越大.总压下率增大时,组元金属压下率均呈正比关系增加,且软、硬两种金属的压下率差值越来越小.     

铝合金机轮轮毂锻造流线仿真与实验研究

采用Deform 2D软件对铝合金机轮轮毂在不同工艺参数下的锻造流线进行仿真分析,并通过机轮轮毂缩比件锻压工艺实验研究对仿真结果进行验证.研究结果表明:适当增大坯料与模具之间的摩擦,可减小流线与锻件表面夹角,避免流线露头;与常规热模锻工艺相比,等温模锻工艺(模具温度和坯料温度均为450℃,压制速度为0.1 mm/s)在较高的温度和较低的变形速率下,可有效降低材料的变形抗力,增强材料在模腔中的流动性,成形的机轮轮毂流线分布合理,晶粒细小均匀,避免了热模锻过程中易产生裂纹、充填不满等缺陷.     

30Mn20Al3无磁钢加工硬化行为和组织变化

研究了30Mn20Al3无磁钢冷轧板经1 000和800℃固溶处理10 min后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化.结果表明:该钢的加工硬化速率在不同变形阶段随真应变的变化呈现不同的规律,加工硬化指数随真应变增加而增加.OM和TEM观察显示,变形量小时,滑移为主要变形机制;变形量增大,变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主;1 000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃大,变形过程中产生的形变孪晶较多,且随着变形量增加,形变孪晶可持续形成,增大了TWIP效应;晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶产生的临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

合成温度和原料粒度对钛酸铝性能的影响

研究了合成温度和原料粒度对钛酸铝性能的影响.结果表明,钛酸铝材料的临界晶粒尺寸和材料内部所合成的晶粒尺寸大小对微裂纹的产生关系重大.控制微裂纹的多少与大小可改善其热膨胀和机械特性.降低合成温度和原料粒度可使合成的钛酸铝材料内部裂纹少而且小,故其强度提高,但其热膨胀系数有所增大.     

基于数值模拟的螺旋锥齿轮滚轧成形工艺分析

为研究材料在螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的流动规律,采用有限元分析法对螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的坯料咬合、滚压分齿、连续滚轧成形及整形4个过程进行模拟分析。结果表明,滚轧成形过程中滚轧轮与目标齿轮需满足齿轮传动比运动关系;滚轧轮与坯料初始咬合量的大小对分齿过程有较大影响,最佳咬合量为1 mm左右;在滚轧过程中,材料沿滚轧轮表面流动,逐渐成形出目标齿轮;随着滚轧成形过程的进行,材料的变形加剧,所需成形载荷增大。     

界面效应对纳米多孔材料宏观弹塑性力学性能的影响

当多孔材料的孔洞为纳米尺度时,基体/孔洞的界面效应会对这种材料的弹塑性力学性能产生较大影响.本文通过理论分析将描述界面效应的传统数学界面模型等效为具有一定厚度的界面相模型,并基于ABAQUS的UMAT子程序开发了界面相材料模型.以此为基础,采用有限元数值模拟的方法,研究了孔隙率、孔径尺寸及界面残余应力对纳米多孔金属材料宏观弹塑性拉伸-压缩性能的影响.结果表明,孔径尺寸和界面残余应力一定时,孔隙率增大引起有效弹性模量和屈服强度减小;若孔隙率与界面残余应力保持不变,孔径尺寸增大会引起有效屈服强度和流动应力增大;界面残余应力会导致纳米多孔金属拉伸-压缩曲线存在明显的不对称现象;由于界面相的负刚度效应,当纳米多孔金属变形到一定程度时呈现出软化现象,即宏观应力随变形增加而减小.     

滑动接触效应对裂纹尖端J积分值影响分析

采用断裂力学和有限元法对无润滑摩擦条件下滑动接触效应对摩擦表面裂纹尖端J积分值的影响进行研究,分别得到了不同摩擦因数、接触压力、裂纹长度和裂纹形态下裂纹尖端J积分值的变化规律.结果表明:摩擦效应对裂纹尖端J积分值的影响因裂纹形态不同而变化;对于竖直型裂纹,摩擦效应的增加加剧了裂纹尖端J积分值的变化;对于斜裂纹,在滑动至裂纹附近时,摩擦效应的增加减弱了裂纹尖端J积分值的变化.裂纹尖端J积分值波动幅度随着接触压力的增大而增大.相同接触压力和摩擦效应下,裂纹与滑动速度方向的夹角越小,裂纹尖端J积分值变化越显著.裂纹尖端J积分值随着裂纹深度的增加先增大后减小.     

激光直接快速成形金属零件的机理及特征探讨

分析了双组元金属粉末的激光直接快速成形金属零件的机理，阐述了烧结成形过程中的一些基本特征，主要包括翘曲变形、球化效应和裂纹，从理论上探讨了激光参数、工艺参数、材料特性、烧结气氛等对成形件质量的影响．     

4Cr9Si2马氏体钢气门楔横轧工艺研究

通过热模拟等温压缩实验,获得4Cr9Si2马氏体耐热钢的本构关系.借助DEFORM-3D有限元软件针对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行数值模拟,得到工艺参数对轧件缩颈和心部疏松的影响规律.通过轧制实验验证有限元模拟的正确性,对轧制后的轧件进行金相组织分析.研究结果表明:随着成形角增大,楔入段轴向金属流动速度大于横向金属流动速度,减小横向应力最大值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着展宽角增大,同样可以减小横向应力数值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着成形角减小和展宽角增大,减小轴向力F2,改善缩颈现象;其横截面中心原奥氏体晶粒尺寸为11μm,气门杆部微观组织得到改善.     

纳米/超细晶筒形件强力旋压变形机理

为了系统研究强力旋压成形纳米/超细晶筒形件过程中纳米/超细晶的形成机理,以具有高层错能的体心立方金属20钢为研究对象,首先通过分析旋压样件变形区剖面和表面的扇形塑性流动场来定性和定量解析强力错距旋压过程中金属流动的机理,然后采用金相分析技术和TEM技术研究了F+P钢在受强力旋压而剧烈剪切变形时的晶粒形态.结果显示:与其他强烈塑性变形方法类似,强力旋压过程中随着工件壁厚减薄率的增加,材料内部等轴初晶逐渐沿轴向被拉长,形成具有一定取向的冷变形织构,在随后的580℃×1 h的退火过程中生成了大小约为600 nm的等轴细晶.     

平面应变过程中摩擦对金属流变规律的影响

研究了平面应变压缩过程中摩擦对金属流变规律以及力能参数的影响. 通过有限元软件MSC/Superform,采用二维以及三维热力耦合有限元理论对不同摩擦条件下的力能参数、宽展情况以及变形金属的流动情况进行了分析;在自主研制的大试样平面应变热模拟试验机上,利用室温下工业纯铝探讨了上下接触面摩擦不一致时金属流动的规律. 结果显示:随着摩擦的增大,变形负载将增大,宽展减小;当上下接触面间摩擦条件不同时,变形后的试样将出现"U"字型,而且随着上下接触面之间摩擦差值的增大,其变形不均将更加严重.     

压缩机主轴-叶轮摩擦性能及过盈装配主轴弯曲变形研究

通过实验测量了压缩机主轴材料(40NiCrMo7)和叶轮材料(FV520B)的摩擦因数,其值在0.12~0.25,具体大小与法向接触压力和表面粗糙度有关.结果表明,法向接触压力只有大于约36kN以后才会使摩擦因数轻微增大,而表面粗糙度对摩擦因数的影响更显著,也更复杂.摩擦因数随FV520B表面粗糙度增大整体会呈现增大趋势,但却随着40NiCrMo7表面粗糙度的增大而减小,犁沟效应和微黏着区的产生是导致这种变化的原因.在此基础上,通过有限元计算分析了降温不均时摩擦因数和过盈量对压缩机主轴过盈装配时弯曲变形的影响.结果表明,降温不均是导致主轴过盈发生弯曲变形的重要诱因,而摩擦因数与过盈量对弯曲变形存在耦合影响.当摩擦因数保持恒定时,主轴弯曲变形会随着过盈量的增大呈现出先增大后减小的趋势.从另一角度来看,当过盈量保持恒定且小于某一临界值时,摩擦因数增大会导致主轴弯曲变形增大,但当过盈量大于该临界值后,随摩擦因数增大主轴弯曲变形反而会减小.对这种现象给出了定性的分析.     

模腔摩擦情况对铝护套连续挤压包覆过程的影响

基于Deform-3D模拟分析铝护套连续包覆成形过程,摩擦因子的增加使模腔内金属流动均匀的区域增加,导流模上下两部金属的流动逐渐均匀,随着模腔摩擦因子增加,金属成形最高温度也降低,而连续挤压包覆的工模具材料都为H13钢,当温度超过600℃时性能急剧下降。因此,腔体与金属坯料间的摩擦因子越低或越高,都不适合连续挤压包覆成形,选择合理的摩擦因子是连续挤压包覆成形的关键因素,分析可知摩擦因子选0.3是较为合适。     

试件形状对铝合金摩擦叠焊成形的影响

为了研究不同试件形状对铝合金摩擦叠焊单元成形的影响,选取7075铝合金为试验对象,使用ABAQUS有限元软件,对摩擦叠焊单元成形这一复杂的热力耦合过程进行数值模拟,在将其简化为二维轴对称模型的基础上,采用FRIC子程序和网格重划分技术进行分析.对比温度云图、变形情况以及应力分布,结果表明:试件形状能够影响焊接缺陷产生的以及缺陷的尺寸;相对于焊棒形状,焊孔形状对焊接缺陷产生的影响更大,直角焊孔对塑性金属的流动阻碍作用最大,倒角焊孔次之.圆角焊孔阻碍作用最小,更容易得到较好的焊接质量.     

热连轧TC4钛合金棒材裂纹产生的分析研究

钛合金产品具有优良的性能,应用范围广。然而,该金属轧制成型温度范围窄,在变形过程中极易产生表面裂纹,导致金属损耗严重,产品收得率低。因此,本文基于断裂力学理论,采用有限元软件对TC4钛合金棒材热连轧过程中裂纹损伤进行模拟,通过对比棒材变形区的损伤值,发现在棒材与轧辊接触区域损伤值最大,即在该区域更容易产生表面裂纹;在此基础上,分析了主要工艺参数,包括轧辊偏角、摩擦因数、轧制温度对最大损伤值的影响,发现轧辊偏角的影响最大,且最大偏角不宜超过3. 4°.     

基于SPH法的金属切削大变形数值模拟

采用光滑质点流体动力学法对金属切削过程中复杂的材料本构行为进行了数值模拟,进而分析了切削加工中的基本规律.模拟结果表明,切削过程是切削层材料受刀具的挤压而产生的以剪切滑移为主的塑性变形过程;堆积在刀尖处的材料屈服强度提高,接触应力增大,使得工件表面产生显微裂纹;切削过程中,切削力逐渐增大,最后保持在一定范围内平稳变动;形成切屑后,前刀面上的最大接触应力在距离切刃一定距离处上下变动,在该位置处刀具的磨损较为严重.