大型盘件辗轧工艺及坯料设计

合理的毛坯尺寸设计是获得精确的盘件尺寸和良好的性能的关键.本文进行了盘件辗轧试验,并根据体积不变原理和变形协调理论提出了一种非矩形截面盘件辗轧用毛坯的设计方法,给出了毛坯尺寸计算公式.试验表明辗轧出的盘件尺寸合格,坯料设计是其中的关键.根据毛坯设计方法通过对燃气轮机压气机盘进行实例设计计算,表明与辗轧成功试验用坯料相吻合,证明了本文设计方法是适用的.

大型带法兰封头热成形模拟研究

以大型带法兰封头的热成形工艺模拟过程为研究对象,利用DEFORM-3D软件分析平台,将封头成形过程可分为成形初期、中期和后期三个阶段,计算了各个时期封头的封头壁厚减薄量。发现封头半球形区成形初期处于减薄过程中,在中后期减薄量减小;下模圆角过渡区在变形初期无明显壁厚变化,中后期减薄量越来越大;法兰区在后期才有少量减薄。此外,还研究了不同压下量下封头的形状系数、应力场、应变场、变形载荷和流动速度场的变化情况。

热力参数对0Cr11Ni2MoV钢高温流变应力的影响

在G1eeblel1500热模拟试验机上进行等温热模拟压缩试验，研究了热力参数（变形温度、变形速度和变形程度）对0CrllNi2MoVNb钢在变形温度950％～1100℃、应变速率0．01～10s-1时的高温变形行为的影响。基于数理统计原理，科学分析并回归确定了合金在该温度范围下的变形激活能Q为429．48kJ／mol，应变速率敏感指数。为0．11059，得出了能综合反映热力参数对材料性能影响的本构方程。通过计算相关系数（R）和绝对误差的平均（~（AARE）表明该本构有较好的精度，可对0CrllNi2MoVNb钢的流变应力进行很好的预测。

TA15四层板结构超塑成形/扩散连接技术研究

进行了TA15合金超塑拉伸试验,在温度920℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)时,TA15合金的最大延伸率约为1100%,其应变速率敏感性指数约为0.57。在较佳超塑变形条件930℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)附近,TA15合金的超塑本构方程为σ=949ε·^(0.55)。对TA15四层板结构超塑成形过程进行了有限元分析,获得了压力p-时间t曲线。在T=930℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)下,成功进行了TA15四层板结构SPF/DB成形试验,试验件的整体质量良好,无沟槽等缺陷,金相组织观测表明,TA15四层SPF/DB试验件扩散连接质量优良。

钛合金多层板超塑成形/扩散连接数值模拟及工艺研究

超塑成形/扩散连接技术在产品轻量化、整体化方面正得到更广泛的应用。本文以成形件质量为控制目标,通过数值模拟与试验分析相结合的方法对钛合金多层板超塑成形/扩散连接技术进行了研究。通过MARC有限元分析软件建立了多层板SPF/DB有限元分析模型,模拟预测钛合金板料的壁厚分布规律,并获得优化的压力-时间(P-t)曲线,为后续试验的成形气压控制提供参考依据。基于模拟优化,通过工艺试验得到了良好的超塑扩散连接四层板结构件,实现了SPF/DB成形过程控制的科学化。

TA15钛合金局部减重中空双层结构超塑成形/扩散连接工艺

在应变速率为0.001 s^(-1)、0.005 s^(-1)、0.01 s^(-1),温度为880℃、900℃、920℃、940℃的条件下对TA15钛合金进行了高温拉伸试验,材料在920℃以上、0.005 s^(-1)以下的延伸率可超过500%,具有优异的超塑性能。计算了TA15钛合金的本构方程及在应变速率为0.005 s^(-1)时,不同温度下的应变敏感性指数m值和材料常数K值。通过超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺,采用有限元模拟对双层结构件的壁厚分布进行分析,并获得了气压加载压力–时间曲线。在温度为920℃时,采用预镂空面板制得了局部减重的中空双层结构件,最小壁厚为0.31 mm,采用超声波C扫描对零件的扩散面积进行分析,结果表明,焊合率高于95%。

TA15钛合金四层板结构SPF/DB数值模拟及工艺研究

研究了TA15钛合金四层板结构的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺。通过高温拉伸试验测得TA15合金在920℃和0.001 s^-1变形条件下的伸长率为515.78%,峰值应力为26 MPa,表现出良好的高温超塑性。采用ABAQUS有限元软件分析了TA15钛合金四层板结构在SPF/DB成形过程中芯板等效应变及壁厚变化,并优化了工艺参数。在成形温度920℃、最大加载压力2.5 MPa、成形时间2700 s时,TA15钛合金多层结构成形效果较好,成形精度高,直立加强筋处扩散连接充分。采用模拟优化工艺参数进行工艺试验,试验结果良好,得到最终合格的多层结构TA15钛合金构件。

Ti-55高温钛合金纯电塑性效应试验研究

通过电辅助等温拉伸与常规等温拉伸试验研究了脉冲电流对Ti-55高温钛合金拉伸变形行为的影响,并采用扫描电镜观察了Ti-55高温钛合金在不同条件下的微观组织与断口形貌变化。结果表明,Ti-55高温钛合金存在较为明显的纯电塑性效应,电辅助拉伸相较于常规等温拉伸在降低高温钛合金变形抗力与屈强比方面有着更显著的作用;电辅助变形试样的平均晶粒面积及小角度晶界所占比例在600℃时都大于常规热变形,700℃数据结果反转,说明电辅助作用下Ti-55高温钛合金发生动态再结晶所需的温度低于常规热变形;纯电塑性效应的存在增加了Ti-55高温钛合金微孔聚集性断裂的倾向。

微缺陷对Ti2AlNb扩散连接层力学性能及塑性变形特征的影响

采用分子动力学方法建立了含有微缺陷的Ti2AlNb自扩散连接层的纳米板模型,研究了微裂纹和微孔洞等缺陷对Ti2AlNb扩散连接层力学性能及塑性变形特征的影响。结果表明:Ti2AlNb在纳米尺度下会出现两次屈服,第1次屈服应变约为0.04,第2次屈服应变约为0.11。微缺陷对屈服应力和第1次屈服时的屈服应变有明显的影响,屈服应变和屈服应力随着缺陷数量的增加而降低。含有微裂纹的Ti2AlNb的塑性变形机理为裂纹尖端钝化并转化为微孔洞,最终以孔洞长大的方式变形和失效。然而,在含有孔洞和微裂纹的Ti2AlNb中,孔洞由于受到[100]方向压应力的作用而聚合,裂纹在竖直方向的拉应力和水平方向的压应力的作用下,逐渐钝化成圆形微孔洞失效。

TA15钛合金超薄中空四层结构超塑成形/扩散连接一体化成形及精度控制

本文采用TA15钛合金热轧薄板作为原材料,探究超薄中空四层结构的超塑成形/扩散连接工艺。首先通过高温拉伸试验对TA15钛合金的超塑变形行为进行研究,获得了超塑成形过程的应力–应变曲线。然后通过有限元软件对薄壁横向局部贯通四层纵筋结构的超塑成形过程进行模拟,对成形过程中壁厚减薄、应力分布等行为进行研究,为后续超塑成形/扩散连接试验提供有效指导。最终成功制备了芯板直立筋良好、三角区宽度仅0.9 mm的超薄中空四层结构,其中面板最大减薄率为18.6%,芯板最大减薄率为55.1%,芯板与面板之间扩散连接区域的焊合率为92.1%~98.5%。TA15钛合金板材的原始显微组织晶粒细小破碎且呈等轴状,平均晶粒尺寸小于5μm,经长时间的超塑变形与热暴露后晶粒显著长大。

基于DMNR模型的AlCoCrFeNi_(0.6)高熵合金本构方程

采用Gleeble-3500热压缩模拟机对AlCoCrFeNi_(0.6)高熵合金进行了热压缩试验,试验温度为1223、1273、1323和1373 K,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^(-1),探究了AlCoCrFeNi_(0.6)高熵合金在高温热压缩时,应力σ与应变ε、温度T和应变速率ε·之间的关系,并建立了基于二次非线性回归(DMNR)模型的本构方程。研究发现:在同一应变速率下,随着温度的升高,流动应力呈现下降趋势,在同一温度条件下,随着应变速率的升高,流动应力呈升高趋势,AlCoCrFeNi_(0.6)高熵合金具有明显的应变速率强化和高温软化现象。基于DMNR模型回归建立了AlCoCrFeNi_(0.6)高熵合金的高温本构方程,通过对比分析发现所建立的模型具有较好的预测性能,平均相对误差为9.94%。