筒形件错距旋压的有限元分析及其工艺优化系统

以有限元模拟分析为基础 ,建立了筒形件错距旋压的智能参数优化系统 ,提出了一套切实可行的错距旋压工艺参数优化方案 ,并结合人工神经网络和专家系统技术进行了实施 .系统的相关研究结合试验进行了验证 ,仿真结果同试验结果吻合良好 .     

纳米/超细晶切屑形成机理的有限元研究

建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元分析软件模拟较低切削速度下刀具前角和钝圆半径对切屑形态、等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力的影响.结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中的等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力均有一定程度的增加,且刀具前角比钝圆半径影响更为显著;负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱;大负前角低速切削时,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米/超细晶结构和高硬度的切屑材料.     

大应变切削制备纳米晶/超细晶切屑形成机理的有限元研究

本文建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元Deform分析软件模拟较低的切削速度下,刀具前角和钝圆半径对切屑形态、应力、应变、应变速率、切削温度和切削力的影响。实验结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中等效应变、应力、应变速率、切削温度和切削力均有一定程度的增加,且刀具前角相比钝圆半径具有更加重要的影响,而负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱。大负前角低速切削条件下,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米晶/超细晶结构和高硬度的切屑材料。     

SPS预烧结制备超细晶梯度硬质合金

首先采用SPS预烧结和真空预烧结制备超细晶硬质合金,再经过梯度烧结使超细晶硬质合金表面形成梯度层,研究了不同预烧结方式对合金组织的影响,分析了预烧结后合金微观组织对超细晶硬质合金的梯度形成及晶粒生长的影响.结果表明,预烧结后合金的微观组织对梯度烧结后的梯度形成和晶粒生长有较大影响,经过SPS预烧结后的硬质合金进行梯度烧结后,可以获得梯度层厚度为 53μm,平均WC晶粒尺寸为0.3μm的超细晶梯度硬质合金.     

等径弯曲通道变形制备超细晶铝合金的组织性能

用等径弯曲通道变形(ECAP)的方法制备出超细晶铝合金材料,并研究了在不同道次条件下其显微组织的演化过程.研究表明,随着强烈塑性变形的增加,显微组织中开始形成大量晶粒尺寸小于1μm的位错胞组织,当其晶界取向差增大时,亚晶粒变为越来越细的板条状组织.当经过8道次ECAP变形后,晶粒尺寸由变形前的约50μm细化为约0.2μm.该超细晶铝合金材料在150℃的退火条件下,其晶粒尺寸稳定在0.2～0.3μm的范围内.在温度为500℃、应变速率为10-3s-1的拉伸实验中,该超细晶铝合金材料的最大延伸率高达370%,呈现出良好的超塑性.     

大变形轧制超细晶TWIP钢的组织及性能研究

通过大变形异步-同步轧制及随后600 ℃和700 ℃退火处理,成功制备了超细晶高锰TWIP钢,并研究了退火处理对大变形TWIP钢的组织和性能的影响.研究结果表明:经96%异步-同步大变形轧制后,材料组织显著细化,抗拉强度从621 MPa大幅提升至2 050 MPa; 经过600 ℃退火后,大变形轧制TWIP钢的组织基本完成了再结晶,材料的平均晶粒尺寸约为500 nm,抗拉强度1 079 MPa,延伸率达到了29%; 而经过700 ℃退火后,大变形TWIP钢的组织发生了完全再结晶,平均晶粒尺寸约为600 nm,抗拉强度达到了1 101 MPa,延伸率达到了54%.退火后的组织中存在大量的层错、位错胞等亚结构.相对于大变形轧制态和600 ℃退火态,700 ℃退火态的超细晶TWIP钢的优异的综合力学性能,主要源于孪晶诱发塑性变形机制及合金较低的层错能.     

机械合金化Fe1-xNix系纳米晶合金的组织结构

利用机械合金化法从纯Fe粉和Ni粉中制备了Fe1-xNix（30％≤x≤50％，x为原子百分比）系纳米晶合金粉末，并对粉末经机械合金化过程中相结构的转变以及晶粒尺寸的变化做了较为详细的研究．通过对整个球磨过程中各种粉末样品的X射线衍射（XRD）分析发现：Fe1-xNix（30％≤x≤50％）粉末经球磨3h后已经完全合金化，10h后合金中面心立方（f．c.c．）固溶体的晶粒尺寸都达到20nm以下；晶粒尺寸与球磨时间存在负指数关系；经过适当时间的球磨，Fe1-xNix系纳米晶合金粉末将由开始的体心立方（b.c.c．）相和f.c.c．相完全转变为f.c.c．（Fe，Ni）固溶体相，且所需的时间随X的增大而减少．     

变形六方ZnS纳米晶的固相合成及其荧光特性

以硫化钠与醋酸锌为原料，采用改进的室温（湿）固相合成法制备硫化锌纳米晶，用TEM，XRD，UV，PL等方法研究了硫化锌纳米晶粒径、结构与荧光特性。结果表明，硫化锌纳米晶平均粒径约4.0nm，为六方结构。所制备的样品在400－450nm波段出现强荧光发射，并有光谱分裂现象。光谱分裂的原因可能是乙醇对纳米微粒的表面修饰作用、微量杂质的影响以及小尺寸效应的结果。     

ZnO纳米晶的拉曼光谱

通过溶胶-凝胶法制备了5~31 nm氧化锌纳米晶,测量了它们的拉曼光谱,结果表明二级拉曼模随粒径减小相对强度增大,归因于尺寸效应.新出现的938 cm-1模指认为来自表面氧空位.     

半固态铸造-叠轧深变形制备超细晶A2017合金

利用波浪型倾斜板半固态铸造和叠轧深变形的复合成形模式在等效应变为4.0的条件下制备出了平均晶粒为0.5μm的A2017合金超细晶材料.随着叠轧道次的增加,合金的维氏硬度先增后降,随后缓慢增加.在一定的退火温度下合金组织由亚稳定态向稳定态转变,在200℃保温1 h,晶粒生长比较缓慢,在退火温度高于200℃时晶粒变化明显;随着退火温度的升高,合金组织发生回复与再结晶过程,合金加工硬化逐渐消失,合金的维氏硬度降低.     

薄壁深杯形件多工艺复合旋压成形机理研究

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为,揭示了复合旋压的成形机理,结合复合旋压成形试验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明：采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形,并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况,多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段;在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升;在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域,其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩,而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段,贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段,坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力,而内侧区域受到三向拉应力的作用,坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量,旋压...     

阶梯孔环件轧制变形规律和尺寸计算

本文分析了矩形截面环件轧制尺寸变化规律和阶梯孔环件轧制变形特征。证明了阶梯孔环件轧制中存在轴向体积流动，并导出了体积流动量计算式。基于轴向体积流动规律导出了阶梯孔环件轧制尺寸变化的计算式。通过阶梯孔环件轧制实验，验证了理论尺寸计算式的正确性。     

氧化锌纳米晶高温高压下的晶粒演化

研究了ZnO纳米晶高温高压下的晶粒演化, 用MDI/JADE5 X射线衍射仪和XL30S-FEG场发射扫描电子显微镜对高压样品的相组成、晶粒尺寸及微观形貌进行了表征. 结果表明, 高压下, 200℃氧化锌纳米晶粒已经迅速长大. 300℃(包括300℃)以下, ZnO纳米材料中晶粒长大和晶粒减小的现象并存, 1 ~ 3 GPa烧结体晶粒尺寸随着压力的升高而增大, 4 ~ 6 GPa烧结体的晶粒尺寸随着压力的升高而减小. 400℃(包括400℃)以上, 1 ~ 6 GPa烧结体的晶粒尺寸随着压力的升高而不断增大. 在特定条件下, 可以获得高性能的ZnO纳米块体材料.     

金属纳米晶的界面热力学及热稳定性研究

以六方相Co为例，采用界面膨胀模型和普适状态方程，引用固体比热的Debye函数，模拟计算了金属纳米多晶体界面的热力学性质，描述了纳米晶界面过剩焓、过剩熵和过剩Gibbs自由能随过剩体积的变化规律.利用界面过剩体积和过剩自由能的非单调关系，预测了发生失稳快速晶粒长大的临界过剩体积和临界温度.实验研究中发现的α-Co纳米晶在宽温度范围内退火时，在较低温区内晶粒长大非常缓慢、而在773—873K温区内纳米晶突发快速晶粒长大的结果与理论预测符合良好.     

纳米晶簇尺寸测定

报道了用透射电子显微镜和X-光衍射仪测定TiO₂、SnO₂和 CuCl 纳米晶簇尺寸,并加以对比分析的实验结果。     

超细亚晶粒铝合金的强化机理

在室温下对经过时效处理的2024铝合金实施了等效应变为0.5的等通道转角挤压(ECAP)变形,将形变强化、时效强化和晶界细化强化有机结合,制备出超细亚晶粒铝合金,其硬度、屈服强度、伸长率分别约达100 HV,130 MPa和31%.分析探讨了超细亚晶粒2024铝合金的强化机理.研究结果表明,屈服强度的实测数值和理论计算...     

超细/纳米W-10%Cu复合粉末制备与烧结工艺

采用溶胶-喷雾干燥-共还原法制备超细/纳米W-10%Cu(质量分数)复合粉末,将该粉末压制成形后进行一步烧结,研究粉末制备过程中的工艺参数对粉末晶粒尺寸、比表面积、粒度、氧含量、相组成和形貌的影响以及烧结参数对烧结体密度的影响.研究结果表明:复合氧化物粉末可在较低温度下还原较完全,还原后的W-10Cu复合粉末粒度细小,团聚体粒度为100 nm左右,单颗粒晶粒粒度约为22.6 nm,W-10%Cu复合粉末在1 350～1 400 ℃烧结可达近全致密,其显微组织主要是细小的球形钨晶粒均匀弥散分布在铜相中,其中钨晶粒粒度约为1.0 μm.     

温轧对DP590钢层状超细晶双相组织与拉伸性能的影响

研究了DP590钢两相区不同温度轧制制备层状超细晶双相组织及其对力学性能的影响.结果表明,分别在两相区720,760和800℃温轧(对应WR720,WR760和WR800)时,钢板均获得层状结构超细晶铁素体和马氏体双相组织.对应马氏体体积分数分别为26.5%,37.2%和30.8%,大角度晶界铁素体平均晶粒尺寸分别为(1.92±1.32),(1.44±2.14)和(1.79±1.54)μm.值得关注的是,组织特征与力学性能和温轧温度并非线性对应关系,而是中间温度即760℃轧制钢板晶粒尺寸最小,马氏体体积分数最高,相应屈服强度和抗拉强度最高.从形变诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶两方面讨论了这种温轧温度与组织及力学性能的非线性变化关系.     

成份及组织结构对Pr2Fe14B/α-Fe纳米晶复合永磁材料晶粒间相互作用的影响

通过测量晶粒间相互作用强度δM(H)的变化研究了Fe,B含量及组织结构对PrxFe94-xB6(x=12,10.44,9,8),Pr8Fe92-xBx(x=6,10,14)纳米复合永磁合金晶粒间相互作用的影响.结果表明:Fe含量增加,使晶粒间的相互作用增强;晶粒小、尺寸接近且紧密接触,有利于产生强烈的交换耦合作用;B含量增大导致合金中在晶界处析出Pr.1Fe4B4相,从而使晶粒间的相互作用明显减弱.     

过渡金属Mn离子掺杂的半导体纳米晶研究进展

过渡金属掺杂的纳米材料具有高效、稳定和可调谐的可见-近红外发射光谱的特点,尤其是由于大的斯托克斯位移而抑制了发光材料自吸收的问题,已经成为光学材料中一个重要的分支。回顾了关于Mn离子掺杂纳米晶研究进展中的几个关键问题。得到晶核掺杂和生长掺杂方式相比于传统的"一锅法"在制备方式更有优势;从回顾关于Mn掺杂机理上的各种解释和在宿主纳米晶中引入大量的掺杂剂所面临的困难中,得出要获得掺杂浓度可控的量子点需要考虑纳米晶表面自清洁效应,纳米晶形状、晶体结构、晶面、表面活性剂以及Mn离子与宿主阳离子的尺寸差别引入的晶格压力等关键因素;利用理论和实验深刻解释了Mn离子的发光机理,指出宿主到Mn离子的高能量转移速率是获得高效的Mn离子发光的关键因素。通过对掺杂量子点的制备、掺杂机理以及发光机理的综合探讨,为制备掺杂浓度和掺杂位置可控的光学性能优良的掺杂量子点方面的研究提供参考。