7075铝合金搅拌摩擦焊模拟与实验研究

搅拌摩擦焊解决了7075铝合金难焊接问题,但焊接过程中复杂的温度、流场变化容易造成焊缝缺陷.本文利用FLUENT软件模拟研究了7075铝合金焊接过程温度场与流场的变化规律,并对模拟结果进行了验证.结果表明:前进侧焊接温度高于后退侧,但其材料流速低于后退侧,焊缝最高温度出现在轴肩边缘内侧.搅拌头转速越大,焊接速度越小,则焊接温度越高;搅拌头转速越大,材料流速越快,焊接速度对材料流速影响越小.在本文实验条件下,在转速-焊接速度为800r/min-100mm/min 时,可得到无缺陷焊缝.     

金属材料快速加热方法的研究与实现

针对热力模拟实验中金属材料快速加热系统,采用直接电阻加热方式,分析了加热速度的估算方法;为克服大电流所形成电磁场对温度测量的影响,采用每10ms周期短暂断电采集温度策略,利用同步电压实现触发采集,提出当采集点偏离断电区时的判断方法,并重新设置触发时间·介绍了智能控制在快速加热系统的应用·实践表明,快速加热系统在快速升温的同时,具有采集温度准确、控制精度高的特点·     

首道次轧制对复合钢板组织和性能的影响

利用真空轧制复合法在不同的首道次轧制压下率下对成分、状态、尺寸等相同的钢板进行了热轧复合,研究了5%,10%,15%三组不同首道次压下率真空轧制复合板的界面组织及Z向力学性能,分析了首道次压下率对复合性能的影响.实验结果表明:随着首道次压下率的增大,界面生成物尺寸逐渐变小,数量减少,形态由长条状逐渐过渡为弥散分布的细小颗粒状;在首道次压下率为15%时,复合板界面已非常洁净;复合板Z向抗拉强度、延伸率、断面收缩率及塑性都随首道次轧制压下率的增大而逐渐改善.     

多功能热力模拟实验机的研究与开发

成功研制出一种多功能热力模拟实验机,应用LabVIEWRT控制编程,可满足热力模拟实验机所要求的高响应控制和快速高精度测量等性能,控制和测量精度不低于目前国内外先进的同类设备;其功能多于常见的热力模拟实验机,在同一台设备上实现了拉伸、压缩、扭转及拉扭复合、压扭复合等多种实验功能·阐述了该实验机的设计功能、设备构成、人机界面、控制系统及主要指标·     

预热条件下双面搅拌摩擦焊接厚规格管线钢接头的组织与韧性

熔焊伴随的高热输入极易引起热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）组织的粗化和脆化,尤其是在临界粗晶热影响区（Inter-critically Coarse-grained HAZ, ICCGHAZ）,严重削弱接头韧性。本研究中,在预热条件下对11 mm厚的管线钢板进行双面搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）,并与双面熔化极气保护焊接（Gas Metal Arc Welding, GMAW）接头进行比较,系统地研究了焊接接头中各亚区组织与韧性之间的关系。与GMAW接头相比,FSW接头ICCGHAZ韧性显著改善。通常,由于高的峰值温度和变形抗力,FSW管线钢接头焊核区（Nugget Zone, NZ）组织比较粗大。然而,在本研究中,第一道次NZ（NZ1）在进行第二道次FSW时被重新加热,由于发生铁素体静态再结晶,NZ1组织明显细化。在整个FSW接头中,NZ韧性最佳,达到母材的112%。这归因于NZ1中细小的铁素体晶粒可以有效阻碍裂纹的萌生和偏转。     

过时效温度对低成本冷轧双相钢组织性能的影响

通过建立合理的热处理工艺窗口,将低附加值的钢种升级为具有高强塑性的高附加值双相钢产品.以常规C-Mn钢热轧板坯为原料,经过热轧及冷轧后,进行连续退火实验.实验钢经过不同的冷却后过时效制度,形成了铁素体和马氏体组成的微观组织.当过时效温度在320℃以下时,避免了贝氏体组织的出现,并且马氏体相的体积分数随温度的降低而增加.实验钢的抗拉强度与马氏体相含量成正比,屈服强度和延伸率与其成反比,在320℃过时效处理下可获得最佳的综合力学性能,强塑积为182546MPa%.     

真空轧制不锈钢复合板的组织和性能

采用真空轧制法对6mm厚的奥氏体不锈钢板和50mm厚的碳钢板复合.在高真空、高温和大轧制力的共同作用下,界面实现了牢固的冶金结合并且最终得到了高质量的不锈钢复合板.研究发现界面无开裂和氧化层,仅在界面附近分布少量细小弥散的Si-Mn氧化物颗粒.通过能谱发现不锈钢侧的Cr和Ni向碳钢迁移,在界面形成一薄层富Cr,Ni层,导致复合层硬度升高;碳钢中的C向不锈钢侧迁移导致出现脱碳区,且该区硬度最低.界面的剪切强度达467MPa.     

表面处理方式对钛/钢复合板界面结合性能的影响

采用真空制坯轧制复合法,在相同的加热温度、轧制道次和压下量等工艺条件下,分别对钢丝刷打磨、酸洗和带水砂带机打磨的表面处理方式,研究了3组钛/钢复合板的界面组织和力学性能.分析了表面处理方式对界面结合性能的影响.结果表明:带水砂带机表面处理方式下的钛/钢复合界面生成连续均匀的TiC层,剪切断口呈韧窝状,界面剪切强度稳定,平均强度达到242.6MPa.其他两种表面处理方式下的钛/钢复合板界面生成断续的TiC层,其剪切强度均未满足国家标准.     

焊接热循环过程的在线模拟与应用

基于对焊接热影响区性能研究的必要性,以Windows XP系统为背景,应用LabVIEW 8.2和STEP 7进行编程,自主研发出焊接热循环计算机软件,该软件已成功嵌入东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室自主研发的MMS系列热力模拟实验机.利用该软件能够实现焊接热循环过程的在线模拟,定量地反映与描述影响各热循环参数的主要因素及其相互关系.通过采集焊接热循环曲线和试样的组织形貌分析,完成峰值温度等参数对焊接热影响区组织性能影响的实验研究,实现焊接热循环过程在线模拟的应用价值.     

高强铝合金特厚板的真空轧制复合制备技术

为解决高强铝合金特厚板的心部偏析、疏松、气孔等问题，提出了一种高强铝合金特厚板的制备方法，即基于真空搅拌摩擦焊的热轧复合技术.该技术的流程包括:铝合金坯料表面清理、利用自主研发的真空搅拌摩擦焊机进行坯料封装及复合坯料的热轧和热处理.在0.01Pa真空度下对7050高强铝合金进行焊接封装，然后在450℃和75%总压下率下进行轧制复合，最后对复合板进行固溶+时效处理.分析发现，复合界面无任何裂纹、气孔等缺陷，原始界面消失，两侧金属融为一体，界面仅分布少量细小的MgO颗粒.界面剪切强度达266MPa，达到基材的99%，界面实现了优异的冶金结合.