6061铝合金在真空钎焊炉中温度均匀性有限元模拟

基于传热学理论对6061铝合金在真空钎焊炉中的温度均匀性进行有限元模拟。结果表明,样品在加热过程中的升温曲线分为三个阶段,第一阶段,样品之间的温差较小,升温速率较慢;第二阶段,样品之间温差逐渐增大,升温速率达到峰值;第三阶段,样品之间温差逐渐减小,最终达到设置的焊接温度,升温速率由峰值降到0。在加热过程中,大样品的数量显著影响温度场均匀性和样品升温速率,随着大样品的数量增加,加热滞后更明显,升温速率降低。样品的尺寸差别越小,温度均匀性越好。升温速率对温度场均匀性也有显著影响,升温速率越低,样品之间的温差越小,样品内部的温度分布越均匀。

6061铝合金热处理过程中炉温均匀性的有限元模拟

通过热分析理论及有限元方法建立了热处理炉温度场的非线性有限元模型。采用Icepak热模拟软件对摆放在炉膛不同部位的6061铝合金试样进行了有限元模拟。模型综合考虑了热传导、热对流及热辐射。对按4种方式摆放在炉膛中的试样加热至350℃、400℃、450℃和500℃的过程进行了模拟。结果表明,试样的升温过程包含三个阶段。第一阶段试样的升温速率最大,随着加热时间的延长,升温速率逐渐降低;在第三阶段,试样的升温速率趋于0。在加热至相同温度的情况下,按第一至第三种方式摆放的样之间的最大温差均逐渐增加,而按第四种方式摆放试的样之间的最大温差最小。随着加热温度的升高,按第一、第二和第三种方式摆放的试样之间的最大温差均逐渐增加,而按第四种方式摆放的试样之间的最大温差仅略微增大。

新型超高强度Ti-20Zr-6.5Al-4V合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble 3500热模拟实验机对Ti-20Zr-6.5Al-4V合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为750~1050℃和变形速率为100~10-3s-1条件下的热变形行为和热加工图。研究结果表明:在β单相区,低温高应变速率时,变形初期流变曲线会产生一个显著的应力降现象,随变形温度升高和应变速率降低,应力降现象逐渐消失;高温低应变速率时,流变曲线呈现出典型的动态再结晶特征;在α+β相区,高应变速率时,变形初期流变曲线也会产生一个显著的应力降;随着应变速率降低,应力降现象逐渐消失,流变曲线呈现出连续的流变软化现象;随着应变增大,Ti-20Zr-6.5Al-4V合金在α+β双相区的热变形激活能从414.2 k J/mol降到173.8 kJ/mol,而在β单相区的热变形激活能从123.5 kJ/mol降到95.2 kJ/mol;Ti-20Zr-6.5Al-4V合金最优热加工参数范围分别为750~830℃和10-3~10-2 s-1以及925~1020℃和5.6×10-3~1.2×10^-1s^-1,最优热加工工艺参数组合为750oC和10-3s-1以及950oC,10-2s-1。

具有层片状α相组织的TB8钛合金热变形行为及本构方程

主要研究具有层片状α相组织的TB8钛合金在α+β双相区的热变形行为。结果表明,在应变速率为1s-1时,变形温度为650℃的流变曲线展现出连续的流变软化,当温度高于650℃时,流变曲线呈现出不连续屈服现象。不连续屈服现象随变形温度的增加和应变速率的降低而消失。当应变速率为0.001s-1时,750℃和800℃的流变曲线呈现出典型的动态再结晶特征。峰值应力σp,温度T和应变速率ε·三者之间的关系已通过Arrhenius-type本构方程进行表征,建立了材料常数α,A,n和Q值与真应变之间的关系模型,并分析了应变对α,A,n和Q值的影响。α值随真应变的增加而增加,而A,n和Q的值随真应变的增加而逐渐降低。实验应力值和预测应力值之间的相关系数和平均相对误差参数分别为0.945和9.08%。这表明本工作建立的应变补偿的热变形本构方程能够很好地预测具有层片状α相组织的TB8钛合金在α+β双相区热变形过程中的流变应力。

TB8钛合金热压缩过程中动态再结晶组织的模拟

采用Gleeble3500热模拟试验机并结合DEFORM-3D有限元软件模拟了TB8钛合金的热等温锻造过程。采用基于Matlab的元胞自动机模拟了TB8钛合金动态再结晶组织的变化。结果显示:TB8钛合金的动态再结晶晶粒的体积分数和尺寸与热加工参数高度线性相关;元胞自动机法能有效预测TB8钛合金动态再结晶组织的变化;在热压缩过程中,TB8钛合金等效应力分布不均匀;采用元胞自动机法模拟的TB8钛合金动态再结晶晶粒的体积分数和尺寸与试验结果高度一致,其误差分别为5.01%和4.53%。