半固态金属加工中的数值模拟技术研究进展

由于半固态金属加工技术具有短流程、低能耗和高质量的优点,近年来在全世界范围内得到广泛的应用,半固态金属加工过程的数值模拟技术也得到了快速发展。介绍了半固态金属加工过程数值模拟的计算方法,详细阐述了流变铸造、重熔加热和触变成形过程的数值模拟在国内外研究进展,并展望了半固态金属加工过程数值模拟的发展趋势。

“橡皮金属”研究进展

综述了多功能钛合金——"GumMetal"(橡皮金属)的特性及其研究进展。该合金冷加工性能优异,可承受的冷变形量可达99.9%,且变形过程中没有明显的加工硬化现象。经过大变形量的冷加工后,合金的最大弹性变形可达2.5%。在100～500K温度范围内,弹性模量和线膨胀系数几乎保持不变。TEM观察合金的塑性变形不是通过位错的运动实现的,故为一种非位错的变形机制。

高速列车用铜合金接触线用材料及其加工工艺

在研究和分析国内外高速列车用铜合金接触线的基础上,结合目前铜合金接触线的生产现状,对我国铜合金接触线材料和加工工艺进行了分析。随着电气化铁路运行向高速化发展,开发新型的Cu-Cr-Zr系、Cu-Mg系铜合金接触线是必要且可行的。目前我国铜合金接触导线制造技术比较落后,在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上,缺乏有效手段,大大影响了产品的最终性能。综合考虑产品的最终性能和大规模连续化生产的要求,在加工工艺方面,连铸连轧法和连续挤压法是未来开发的重点。

喷射成形70Si30Al电子封装材料致密化处理及组织性能研究

利用喷射成形技术制备了70Si30Al合金沉积坯件。对沉积坯件进行了差示扫描热分析,研究了热压温度对致密化效果的影响,在560,570,580,590℃下保温0.5h后220MPa保压2h进行了热压致密化处理;研究了压强对致密化效果的影响,在570℃保温0.5h后160,220,300,410MPa保压2h进行了热压致密化处理,测试了材料的密度、热膨胀系数和热导率。结果表明:喷射成形70Si30Al合金在566.4℃时有熔化相出现,理想的致密化工艺参数为570℃保温0.5h后220～300MPa保压2h,此工艺致密化处理后的喷射成形70Si30Al的密度为2.421×103kg.m-3,25℃时的热膨胀系数为6.9×10-6K-1,50℃时的热导率为118K.(W.m-1.K-1)-1。

引线框架用Cu-Cr-Zr合金的加工与性能研究

主要对引线框架用Cu-Cr-Zr合金的加工与性能进行了研究,通过对固溶态、时效态合金性能的研究分析,发现在合理的固溶时效与形变热处理工艺条件下,可获得抗拉强度为540.4MPa,电导率为84%IACS的高性能Cu-Cr-Zr合金带材。

汽车轮毂材料的发展现状及制备工艺

介绍了汽车轮毂材料发展现状及其制备工艺,并对各种材料的应用情况做了分析比较。提出轮毂材料的发展趋势基于轻量化,对汽车节能减排、安全及操控性能有着重要的影响,其制备工艺针对材料的进步在不断的完善中。

用热加工图研究均匀化处理对AZ80热变形行为的影响

在变形温度为250～400℃,应变速率为0.002～1s^-1时,在Gleeble-1500D热模拟试验机上对不同状态（铸态、（410℃,4h）、（410℃,16h））的AZ80镁合金进行热压缩变形行为研究;根据实验结果建立热加工图,并利用热加工图分析均匀化程度对合金再结晶能力的影响。结果表明：随着均匀化程度的提高,相同条件下的峰值应力随之提高,发生动态再结晶的温度和应变速率逐渐提高;410℃、16h处理合金的再结晶能力明显强于其他2种状态合金的,在（400℃、0.01s-1）时动态再结晶晶粒更加均匀、细小,晶间无条带状共晶组织;对AZ80镁合金在大变形之前进行完全均匀化处理有利于动态再结晶组织的控制,其最佳变形温度范围为380～400℃,变形速率范围为0.002～0.1s^-1。

Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金动态再结晶实验研究

在温度为523～723K,应变速率为0.002～1s-1,最大变形程度为50%的条件下,采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金进行了高温压缩实验研究。从真应力-真应变曲线上得到了应变硬化率(θ),分别绘制了在不同压缩条件下的θ-σ,-(θ/σ)-σ和lnθ-σ。结果表明:动态再结晶开始发生的临界条件满足((/σ)(θ-σ/))=0,发现动态再结晶开始的临界应力、临界应变与峰值应力、峰值应变的比值在一定范围内变化,动态再结晶过程在真应力-真应变曲线峰值点之前就开始发生。通过金相显微组织研究了该镁合金在不同温度和不同应变速率下的组织演变,采用截线法测量平均晶粒尺寸。结果表明:再结晶晶粒的平均晶粒尺寸随温度的升高、应变速率的减小而增大;随温度的降低应变速率的增大而减小;峰值应力随平均晶粒尺寸的减小而增大,随平均晶粒尺寸的增大而减小。

GWN751K镁合金热压缩实验研究

在Gleeble-1500D热模拟机上进行了单向热压缩试验,研究了GWN751K镁合金在变形温度为623-773K,应变速率为0.002-2s-1条件下热变形行为,变形量为60%.结果表明,在相同变形温度条件下,流变应力随变形速率的增加而上升,在相同的应变速率条件下,流变应力随着变形温度的升高而下降,计算出其平均激活能Q为228.61kJ/mol,应力指数n为4.2.根据材料动态模型,计算并分析了GWN751K合金的热加工图,并确定了合适的挤压加工条件为723K,0.01/s.通过对合金的挤压试验研究,验证了加工条件,挤压后的合金断裂强度为320MPa,延伸率为18%,较铸态合金有显著提高.

金属微塑性成形中的尺度效应及其数值模拟技术

介绍了金属微塑性成形过程中的两类尺度效应,即"越小越弱"和"越小越强",探讨了产生不同尺度效应的原因;介绍了能够反映尺度效应的物理模型及相应的数值模拟技术,指出了各类模型和数值技术面临的困难,预测了该研究领域的发展方向。

铝合金材料的新型热处理技术研究

论述了铝合金材料热处理方面的最新研究进展。介绍了钢材热处理研究的热点课题,以便供铝合金热处理研究工作中参考。介绍了淬火工艺中的冷却过程,计算机模拟在材料淬火研究中的应用和强烈淬火技术的研究成果,提出大规格铝合金挤压棒材和锻件淬透性的研究方向。

磁驱动相变材料研究进展

磁驱动相变材料利用外磁控制下铁弹马氏体变体重排或磁诱导一级相变产生的形状记忆效应来捕获应变,兼具铁弹形状记忆与磁致伸缩功效特征。Heusler型Ni-Mn-X(X=Ga或In)系磁驱动相变合金材料具有磁感生应变大、能量密度高、反应速度快等优点,是未来重要磁传感器和磁驱动器研制的关键。主要介绍了国内外Ni-Mn-Ga、Ni-Co-Mn-In、反铁磁体等磁驱动相变材料的研究进展,以及本课题组利用高能X射线衍射和中子散射技术对磁驱动相变材料的原位研究。最后,展望了磁驱动相变合金材料的发展趋势。

钛合金材料OIM试样的电解抛光及制备工艺

由于钛合金材料强度硬度较高,机械抛光通常不能去除试样表面的残余应变层,因而采用电解抛光是制备电子背散射衍射试样的理想方法。本研究通过正交试验进行优选,并对优选的电解抛光工艺参数进行调整,制定出了钛合金电子背散射衍射试样的快速制备工艺。

2650-T8铝合金材料耐热性能的研究进展

2650铝合金作为一种新型耐热变形铝合金，主要应用于超音速运输飞机蒙皮。它具有良好的耐热性能，在100～130℃温度范围，150MPa负荷下服役6000h，其变形量不超过0．1％。该材料在国内尚没有公开发表的文献作详细介绍。本文从蠕变及断裂行为、蠕变和热暴露对沉淀强化的影响、热驱动对材料滑移的作用和蠕变物理模型的建立等几个方面，介绍了对2650-T8材料的高温性能方面的研究进展。对耐热铝合金的研究提出了自己的看法和建议。

复杂多元Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金的冷加工硬化及再结晶温度研究

对复杂多元Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金的冷加工特性进行研究,绘制其加工硬化曲线。通过测试不同退火态复杂多元铜合金的抗拉强度、伸长率及硬度,并进行显微组织观察,拟合出抗拉强度与退火温度、加工率之间的曲线,确定出合金的再结晶温度。结果表明,Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金具有明显的加工硬化特性,随着加工率的增加,该合金的抗拉强度和硬度增加,而伸长率则呈相反的变化规律。当加工率达到80%时,合金抗拉强度可达560 MPa,硬度可达160 HV。在相同的退火时间下,随着退火温度的增加,该合金的抗拉强度呈先缓慢减小,再剧减,最后趋于稳定的变化规律。合金在不同退火温度及加工率条件下,其抗拉强度与退火温度和加工率之间的关系符合y=（2.65ε＋28.05）/[1＋e^（x＋1.62ε-503.04）/（0.006ε＋19.06）]＋0.22ε＋307.68。为有效减少能耗和缩短生产周期,确定Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金经80%变形后的合理再结晶退火制度为450℃×1 h。

Cu-Ni-Si-P合金冷加工硬化及再结晶温度的研究

为全面掌握Cu-Ni-Si-P合金的加工特性及再结晶的退火制度,并指导产业化生产,对CuNi-Si-P合金的冷加工特性展开研究,且通过对不同厚度退火后试样进行抗拉强度、延伸率的测试和组织观察,确定出新型Cu-Ni-Si-P合金的再结晶退火制度.试验结果表明,Cu-Ni-Si-P合金具有明显的加工硬化特征;合金的抗拉强度随加工率的增大,呈先快速增大后趋于平稳的趋势,而延伸率和导电率,则呈现相反的变化规律;变形量越大,则相应的开始再结晶温度越低;综合优化出Cu-Ni-SiP合金在80%加工率的再结晶退火温度制度为460℃×1 h.

HSn88-1合金冷加工硬化及再结晶温度的研究

对HSn88-1合金进行了不同程度的冷变形,绘制出合金的加工硬化曲线。通过对不同厚度退火后试样的抗拉强度和伸长率的测试和组织观察,得出了合金的再结晶温度。结果表明,合金经冷轧变形后具有明显的加工硬化效果。合金的强度随加工率的增大是先增大然后趋于稳定,而伸长率和电导率呈相反变化规律。此外,冷加工率越大,合金的开始再结晶的温度越低。

喷射沉积制备原位TiB_2/Zn-30Al-1Cu复合材料的微观组织

利用原位反应同喷射沉积工艺相结合的方法制备了TiB2/Zn-30Al-1Cu复合材料。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对该复合材料的组织进行观察,并对其进行了X射线衍射测试分析。结果表明,在合理的喷射沉积工艺参数下,TiB2颗粒在基体材料中均匀分布并且尺寸小于2μm;原位反应TiB2颗粒的引入使得该复合材料的组织细化,初生富铝相α'相较多,呈细小的颗粒状形态且α'相尺寸小于2μm。

B30铜镍合金的高温热变形行为及加工图

在变形温度为750~1000℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下,对铸态BFe30-1-1铜镍合金进行了热压缩实验。综合分析摩擦和温升对合金流变应力的影响,利用修正后的流变应力曲线构建了BFe30-1-1铜镍合金的Arrhenius双曲正弦函数本构关系模型,基于动态材料模型构建合金的热加工图,研究合金热变形过程中的组织演变规律。结果表明:合金的峰值流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增加而升高,摩擦和温升能够显著影响合金的真应力-真应变曲线,热变形过程中发生了动态再结晶,本研究构建的合金本构关系模型对峰值应力的预测值与修正后实验值的平均相对误差仅为3.77%,能够准确地预测合金在不同热变形条件下的流变应力。结合热加工图和微观组织分析,合金的较合理的热塑性变形工艺区间为变形温度900~1000℃、应变速率0.04~0.16 s^(-1),在该变形条件下热压缩后的样品可获得更多的动态再结晶组织。