工艺参数对7075铝合金室温等通道转角拉伸载荷的影响

为探讨拉伸载荷在等通道转角拉伸过程中的变化规律,以7075铝合金为研究对象,基于上限法推导圆柱试样等通道转角拉伸峰值载荷的解析式;利用载荷测量系统分析了7075铝合金拉伸载荷的分布特征,揭示了工艺参数对拉伸载荷变化和各阶段拉伸载荷峰值的影响。结果表明,等通道转角拉伸理论计算峰值载荷与实验峰值载荷的相对误差在10%以内,表明解析式具有较高的可信度;等通道转角拉伸载荷经历了弹性阶段(Ta)、屈服阶段(Tb)、稳定阶段(Tc)和卸荷阶段(Td),其中峰值载荷出现在弹性阶段的末尾;峰值载荷随着模具内角和外角的增大出现下降的趋势,但下降的幅度有所放缓;峰值载荷随着拉伸道次的增加而减小;拉伸路径对峰值载荷影响的顺序为路径C>路径B>路径A,并且第2道次的路径B在拉伸时会出现载荷失稳现象;高速拉伸对拉伸峰值载荷的影响不大,但在低速拉伸时拉伸载荷曲线会出现“爬行”抖动现象。

楔横轧高铁车轴钢25CrMo4塑性损伤形成机理

为揭示楔横轧高铁车轴塑性损伤形成机理,采用近似分析方法对车轴钢25CrMo4试件在三个温度(1 040,1 100和1 160℃)和两个应变速率(1.0和10.0 s-1)下做不同形变量的压缩和拉伸,获取各应力曲线以及微观组织.结合微观组织对比应力曲线得出结论:压缩时的软化机制由回复和再结晶主导,而拉伸时的软化机制由塑性损伤主导;塑性损伤分为晶界损伤和夹杂损伤两种,且经历形核,长大和汇聚三个阶段;流线处是晶粒细化,晶界损伤及夹杂损伤最容易发生的变形带;夹杂损伤分为晶界和晶内两种;拉应力是造成楔横轧高铁车轴塑性损伤的主要原因.

金属高温塑性成形微观组织演变研究进展

金属在热加工过程中微观组织发生动态、静态回复以及再结晶、晶粒长大等一系列复杂的演化,材料内部微观结构的改变,会直接影响成形后金属的成形质量和力学性能。文章阐述了金属高温塑性成形时微观组织预测模拟的主要研究方法,即直接模拟法、相场法和有限元法;并分别评述了各方法目前在国内外的研究概况、特点以及缺点和适用范围;重点介绍了基于物理本质多尺度耦合的微观组织内变量有限元模型方法。研究结果表明,基于内变量法的微观组织物理模型相对其他方法,最适合用于多尺度微观组织预测数值模拟,模拟结果与实际更为相符,而且最能解释说明各变量演变的物理机制,具有广阔的应用前景。

多楔异速轧制25CrMo4实心车轴仿真结果分析

基于DEFORM-3D二次开发写入多元非线性回归硬化模型,通过高温拉伸实验确定Cockroft-Latham断裂模型参数,对25CrMo4复杂实心车轴在轧制速度比为1.0、1.15、1.25和1.5的同径同速和异速轧制工艺下的成形进行有限元仿真。对同速和异速轧制后所得的复杂车轴的轧制外形、轧制力、流动速度场、塑性损伤和等效应力应变等情况进行分析,从而探究异速轧制对车轴成形的影响。结果表明,异速轧制可提高材料的成形性,有益于变形深入心部,异速轧制力小于同速轧制;异速轧制对轧件的上下对称表面的搓轧作用不同,使得速度略大的一面损伤略大;在异速轧制的过程中,附加剪应力降低了摩擦对轧件的阻碍作用,使得等效应力低于同速轧制。

等通道转角挤压与后续冷镦成形过程中7050铝合金紧固件的微观组织演变规律

等通道转角挤压(ECAP)与冷镦(CU)新型复合成形工艺对获得超细晶高强紧固件具有重要意义。但是目前其复合成形过程中的微观组织演变规律及其与力学性能的关系尚不明确。本文通过透射电子显微技术、电子背散射衍射以及力学性能测试等方法,发现随着位错的不断积累,材料的强度与复合成形工序呈正相关。同时,在大量位错的作用下,变形后的晶粒尤其是在ECAP-CU复合成形后的晶粒内部产生了超细晶粒。经过复合成形后的超细晶紧固件头部存在较多的高密度位错墙、位错胞以及剪切带,并且在剪切带中形成了层状结构。在复合成形过程中剪切力和塑性应变累积的共同作用下,这些细晶和层状结构发生重新排列,使材料内部产生强的(011)<211>(黄铜)织构。该研究为高强铝合金紧固件的成形制造提供了理论参考,有助于复合成形加工工艺的选择和改进。

基于高温拉伸与压缩实验的LZ50车轴钢热加工图研究

为优化LZ50车轴钢热加工工艺参数,通过热模拟试验机对LZ50车轴钢进行了热拉伸与热压缩实验,分别确定了拉伸与压缩时的峰值应力本构模型,并基于高温拉伸与压缩实验构建了材料的热加工图。结果表明,建立的拉伸与压缩峰值应力模型平均绝对误差分别为3.33%和3.65%,具有可靠性;综合分析LZ50车轴钢拉伸与压缩的热加工图发现,拉伸变形时选取高温低应变速率区域,即变形温度1040~1100℃,应变速率0.1 s^(-1)为LZ50车轴钢最优热加工区域;压缩时真应变为0.6,采用低温高应变速率,即变形温度900~950℃,应变速率1~10 s^(-1)为LZ50车轴钢的最优热加工区域。

铸态7075铝合金均匀化过程中晶粒生长动力学研究

对铸态7075铝合金进行温度分别为435、465和480℃与时间分别为8、24和36 h的单级均匀化热处理,并在优化的单级均匀化制度上进行温度为475℃与时间分别为1、4、8和12 h的双级均匀化热处理;观察了铸态7075铝合金不同均匀化制度下的晶粒尺寸演变;计算了晶粒生长指数与生长活化能,并建立了晶粒生长动力学方程。结果表明:铸态7075铝合金在465℃/24 h制度下,平均晶粒尺寸由铸态的44μm增长至95μm,晶粒增长速度较快;而均匀化温度与时间分别超过465℃和24 h后,晶粒生长速度变得缓慢。双级均匀化过程中,当保温时间超过4 h后,铸态7075铝合金平均晶粒尺寸随着保温时间的延长增加不明显。铸态7075铝合金的晶粒生长指数为3.9,活化能为144.241 kJ·mol^(-1);铸态7075铝合金平均晶粒尺寸在生长动力学模型中的预测值与实验值之间的均方差R_(MSE)与平均绝对相对误差e_(AARE)数值分别为4.951和3.565%,模型具有较高的预测精度,表明采用所建立的晶粒生长动力学模型预测铸态7075铝合金在不同均匀化处理后的晶粒尺寸是可行的。

25CrMo4钢热压缩变形行为及流变应力本构方程

通过Gleeble-1500型热/力试验机对25CrMo4钢进行了热压缩实验,研究了25CrMo4钢在应变速率为0.1、1和10 s^-1,变形温度为1050、1100和1150℃条件下的热压缩变形行为。结果表明,该材料软化机制以动态再结晶为主。采用Arrhenius双曲正弦函数建立了25CrMo4钢峰值应力本构方程,确定了25CrMo4钢的变形激活能为441 kJ·mol^-1。通过将峰值应力本构方程中的材料常数替换为应变的多项式函数,建立了综合应变速率、变形温度以及应变量的流变应力本构方程。该方程计算得出的数据与实验数据吻合较好,说明其可精确描述25CrMo4钢的热压缩变形行为。

临床误诊乳腺癌13例原因分析及预防

目的 对临床误诊乳腺癌原因分析 ,提高对乳腺癌的诊断率 ,减少误诊。方法 采用详细询问病史 ,X线钼靶摄影等方法。共诊断Ⅱ、Ⅲ期乳腺癌 135例。结果 135例临床诊断为乳腺癌 ,术中冰冻切片及术后病理证实非乳腺癌 13例 ,误诊率 (13/135 )9 6 %。结论 通过 13例非乳腺癌的误诊原因分析及结合多种方法检查 ,可提高乳腺癌的临床诊断水平。

不同路径下等通道转角挤压变形规律研究

采用Deform软件探究4种不同路径(A、BA、BC、C)对6063铝合金等通道转角挤压变形的影响规律,通过4种路径4道次的等效应变分布特征,分析不同路径对等效应变的大小与均匀性的影响以及其形成原因。利用等通道转角挤压实验,验证了6063铝合金各路径下变形模拟结果的准确性。结果表明,试样中心横截面等效应变值顺序为:A路径> BA路径> BC路径> C路径,变形均匀性系数顺序为:A路径> BA路径> BC路径> C路径,纵截面等效应变均匀性顺序为:BC路径> C路径>BA路径> A路径。因此从变形效果来看,A路径是最佳选择;但若考虑材料整体的均匀性,需采用BC路径进行挤压。

高校机械工程材料专业课程思政教育教学案例研究

围绕“培养什么人、怎样培养人与为谁培养人”这个教育的根本问题,课程思政教育成为高校教师开展大学生思想工作的重点。本文围绕大学机械工程材料这门专业课的知识点,对机械工程材料这门课的思政案例进行剖析,实现思想政治教育有机融入教学课程,为广大高校教师课程思政教育提供参考,具有很大的实用价值。

304不锈钢/TiNi纤维对增强ZL105A复合材料组织和性能的影响

为获得轻质高强度铝合金,通过真空液相吸铸工艺将304不锈钢/TiNi纤维分别嵌入到ZL105A铝合金内部,制备出高性能的纤维增强ZL105A铝基复合材料。通过试验,观察纤维表面镀铜状态对接合界面的影响,探究不同纤维种类、直径对ZL105A铝基复合材料的微观组织、力学性能及电学性能的影响规律。结果表明:纤维表面镀铜可改善纤维与基体的润湿性,提高了复合材料的综合性能;TiNi纤维增强复合材料的力学性能高于304不锈钢纤维增强复合材料;但就复合材料的电阻率来看,304不锈钢纤维增强复合材料的增强效果要高于TiNi纤维增强复合材料;在一定范围内,随金属纤维直径的增加,纤维增强ZL105A铝基复合材料的增强效果不断加强。

金属塑性损伤力学模型研究进展

针对金属塑性损伤力学模型进行综述,总结和介绍了连续介质损伤力学模型以及细观损伤力学模型各自的优缺点及应用范围,并简要概括了两种模型的区别。以韧性断裂准则为出发点,总结了包括Kachanov-Rabotnov模型、Bao-Wierzbicki模型以及GTN模型在内的各模型的发展历程,在此期间,应力三轴度和Lode角参数的引入对各模型的发展具有积极的推动作用。在显微观察及有限元仿真等技术的影响下,各模型得到了更加深入的研究。结果表明,连续介质损伤力学模型对微观塑性损伤的预测精度更高、应用范围更广,具有广阔的应用前景。

TC16钛合金航空紧固件冷镦成形实验研究

通过TC16钛合金紧固件冷镦成形实验,比较分析了不同变形量和不同工位冷镦后紧固件的表面成形质量与内部微观组织分布,并采用显微硬度计测试了紧固件的显微硬度。实验结果表明:紧固件头部压缩变形量为3 mm时,紧固件表面光洁,表面无明显损伤缺陷;紧固件头部压缩变形量为5 mm时,紧固件头部出现褶皱、飞边和裂纹。一次成形的紧固件宏观表面无明显缺陷,但微观上出现微孔洞和微裂纹,硬度显著提高,但分布不均匀,剪切带区微观组织最密且呈纤维状,硬度最大,平均值达到了344.98 HV0.2;然后是变形居中区,平均值是301.14 HV0.2;最小变形区硬度最小,平均值是290.88 HV0.2。2工位成形的紧固件微观组织均匀,硬度提高小于1工位,但是分布较均匀,剪切区硬度为316.66 HV0.2,变形居中区硬度为303.28 HV0.2,最小变形区硬度为289.1 HV0.2。3个区域硬度差值小,力学性能更加稳定。

40CrNiMo钢高温低速压缩变形行为及微观组织演变

在高温低速压缩的条件下,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对40CrNiMo钢进行了热模拟试验。研究了40CrNiMo钢在高温(850、950、1050℃)、低应变速率(0.01、0.1、1 s^(-1))条件下的变形行为及微观组织演变。分析了峰值应变(σ_(p))与温度和应变速率的关系以及流变曲线与加工硬化率关系。分析了温度、应变速率以及不同变形程度对动态再结晶晶粒的影响。结果表明:40CrNiMo钢的流变应力与温度呈负相关,与应变速率呈正相关;流变曲线表现为4种类型:加工硬化型、动态回复型、动态再结晶型以及二次加工硬化型。在变形温度为1050℃,应变速率为0.01和0.1 s^(-1)的两条曲线上出现了二次加工硬化现象,结合光学显微组织分析了高温低速变形时出现二次硬化的原因是由于再结晶形核后有充足的长大时间,形成了较稳定的等轴晶,变形抗力增加。40CrNiMo钢再结晶晶粒的大小与变形温度成正比,而与应变速率成反比。采用直线截点法测得40CrNiMo钢不同变形程度区的平均晶粒尺寸分别为35.38、59.09和74.12μm。

LZ50车轴钢高温拉伸变形行为及塑性损伤形成机理

为探究LZ50车轴钢的高温拉伸变形行为及塑性损伤形成机理,设计了不同的拉伸试件,在900~1100℃/0.1~10.0 s^(-1)的变形条件下进行了一系列高温拉伸试验,获得了LZ50车轴钢高温拉伸真应力-真应变数据,观察了拉断试件的损伤形貌。结果表明,LZ50车轴钢高温拉伸的峰值应力表现出对应变速率和应力三轴度的正敏感性以及对温度的负敏感性。应变速率为0.1和1.0 s^(-1)时,断裂应变随温度的升高先增大后降低,应变速率为10.0 s^(-1)时,断裂应变随温度的增加持续增加。应力三轴度增加44%时,断裂应变均值从0.3353降至0.1522,降幅达54.59%。LZ50车轴钢高温拉伸塑性损伤表现为夹杂损伤和晶界损伤两种,考虑夹杂损伤的位置,塑性损伤又可分为晶内夹杂损伤、晶界夹杂损伤和混合损伤。高温拉伸断口分为韧窝型断口和脆性解理型断口,其中RB6-1000℃-0.1 s^(-1)试样为脆性解理断裂。轧制LZ50车轴钢最佳的工艺参数为:RB6-1000℃-1.0 s^(-1),为避免损伤的影响,应降低材料各处的应力三轴度值。

基于Bai-Wierzbicki准则的ECAP塑性损伤研究

通过韧性断裂试验建立了6063铝合金的Swift硬化准则和Bai-Wierzbicki韧性断裂准则,利用Abaqus/Explicit对ECAP过程中的韧性断裂进行了有限元模拟。模拟与试验结果表明:Bai-Wierzbicki韧性断裂准则能准确预测试件的韧性断裂。ECAP过程中试件的塑性损伤主要发生在主变形区和试件头部翘曲处,其形成机制是通道拐角处压剪变形造成的剪切类塑性损伤。试件主变形区塑性损伤主要受模具内角和内角半径的影响,其大小随着内角和内角半径的增大而减小;而模具外角对试件头部的塑性损伤影响则较为显著,损伤大小随外角增大而减小。

SiC纳米颗粒表面处理方式对增强铝基复合材料组织和性能的影响

微纳颗粒在铝合金基体均匀分布有助于提高材料的力学性能。为获得轻质高强铝合金,研究以ZL106铝合金为基体材料,SiC纳米颗粒(简称SiC颗粒)为增强体,采用真空吸铸工艺制备SiC颗粒增强铝基复合材料试件,研究不同表面强化处理方式(镀铜、预氧化)对复合材料微观组织与力学性能的影响。结果表明:SiC颗粒的预氧化和镀铜两种表面强化处理方式都能促进SiC颗粒表面发生钝化,提升铝基复合材料综合性能;表面强化处理后SiC颗粒均匀分布在铝合金基体中,与基体材料形成良好的结合界面。预氧化效果比表面镀铜效果好,具体表现为:SiC颗粒预氧化处理后制备的SiCp/ZL106复合材料力学性能高于SiC颗粒表面镀铜处理后制备的复合材料,前者硬度和抗拉强度值达到最高,分别为94.7HV和297.6 MPa,较基体分别提高了51.5%和38.3%,断裂伸长率为58.9%,与基体相比增加了62.3%。

ZL116铝合金真空吸铸的有效应力分布预测与控制

为了减少铸件在真空吸铸凝固成型过程中可能出现热裂等缺陷,课题组采用有限元分析软件ProCAST对ZL116铝合金铸件的温度场和应力场进行数值模拟,分析了在温度场和应力场下浇注温度、换热系数以及模具壁厚对铸件最大有效应力和铸件中心有效应力的影响;对铸件内部有效应力分布进行了预测,并进行了实验验证。结果表明:在浇注温度为700℃,换热系数为5 000 W/(m^2·K),并且模具壁变厚时,可以有效地降低铸件的最大有效应力,铸件中心的有效应力也得到减小;同时铸件内部的有效应力能够均匀分布,减少热裂倾向,得到质量良好的铸件。