2195铝合金中温变形条件下的静态再结晶机理及动力学

具有高强度、低密度的2195铝合金是航空航天构件减重的首选材料。2195铝合金在中温热变形过程中常会伴随着静态再结晶的发生,静态再结晶晶粒对材料最终的力学性能有着重要影响。因此,本工作采用热压缩试验、硬度测试、EBSD和XRD测试技术研究了静态再结晶晶粒判别方法,研究了不同变形温度(160~240℃)和不同保温时间(0~30 s)对静态再结晶行为和位错演变行为的影响,探明了静态再结晶的演变机理。结果表明,晶粒平均取向差角度分布值(GOS值)小于或等于0.4°的晶粒为静态再结晶晶粒;当变形温度为160~240℃、应变速率为0.01 s^(-1)以及变形程度为30%时,随着保温时间t(t<20 s)延长,静态再结晶增加,晶粒尺寸逐渐增大。然而,当变形温度为240℃、保温时间大于20 s时,静态再结晶晶粒没有明显增加,仅有略微长大。在静态保温过程中,160℃的变形样品比200℃的变形样品能够更快、更易形成细小静态再结晶晶粒。基于以上研究规律,建立了2195铝合金中温变形条件下的静态再结晶动力学模型,该模型具有良好的预测效果。本研究对优化2195铝合金热变形和热处理工艺参数具有重要的理论价值和实际意义。

回归温度和时间对深冷变形7A85铝合金显微组织、力学性能和腐蚀行为的影响

为了平衡合金的强度、塑性与耐蚀性,在不同回归温度和时间条件下对深冷变形7A85铝合金的显微组织和综合性能进行研究。结果表明,在较低回归温度和时间的回归再时效(RRA)制度和T6(120℃,24h)制度下,合金具有较高的强度,但耐蚀性较差。对于RRA,在一定范围内增加回归温度和时间会降低合金的强度,但合金的电导率和耐蚀性显著提高。然而,过度地增加回归温度和时间使合金的耐蚀性降低。相同的回归温度下,随着回归时间的延长,合金的伸长率先减小后增大。与三向深冷变形7A85铝合金的最佳匹配的制度为RRA180-0.5((120℃,24 h)+(180℃,0.5 h)+(120℃,24 h))。

中国塑性成形技术和装备30年的重大突破与进展

1994以来的30年,在国家重大需求的强劲牵引下,我国塑性成形技术与装备取得举世瞩目的巨大成就,研制出一大批世界第一的成形装备,实现了三大技术跨越,形成了规模最大的研究队伍,我国塑性成形技术总体水平进入世界先进国家行列,多个单项技术和装备达到国际领先水平。选择了其中8项最具代表性成果,并介绍其在塑性工程理论和技术上取得的重大突破以及对国家重大装备研制的突出贡献,分析了我国塑性成形技术与国际领先水平的差距。最后对我国塑性成形技术发展将呈现出的“三超两高”五大发展趋势进行了展望。

电场固溶处理对2219铝合金第二相及力学性能的影响

2219铝合金中存在着大量的粗大第二相(Al2Cu)粒子是导致其强韧性偏低的重要因素。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉伸测试等材料测试分析手段研究了电场固溶处理新工艺对2219铝合金第二相及力学性能的影响。结果表明:在固溶处理过程中施加12 kV/cm的电场能提高铜元素的短程扩散速度,促进粗大第二相的溶解。与未施加电场相比,电场固溶处理使合金中的粗大第二相的含量降低,粗大第二相的溶解使铝基体中铜元素含量得以提升,进而使后续时效过程中合金弥散相的析出驱动力得以提高,时效后θ’相更细小致密。经过电场固溶处理后,合金的综合力学性能得到改善,合金的伸长率提升较为显著,从13.3%提升至15.6%。

7050铝合金热压缩变形的流变应力本构方程

对7050铝合金在应变速率为0.01-10s-1、变形温度为250-450℃条件下的流变应力行为进行了实验研究。结果表明:7050铝合金热压缩变形中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算出7050材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得了7050铝合金高温条件下的流变应力本构方程。

基于DEFORM-3D的7050铝合金动态再结晶元胞自动机模拟

通过热模拟实验与金相实验建立7050铝合金流变应力模型与动态再结晶的元胞自动机模型(CA模型),该模型综合考虑动态回复、位错密度以及形核率等因素对动态再结晶的影响。应用DEFORM-3D有限元软件模拟7050铝合金自由锻过程与微观组织演变,研究工艺参数与锻件变形程度对微观组织的影响。研究结果表明:变形充分的中心区域先发生动态再结晶,拔长工艺对动态再结晶影响明显,经过拔长可得到均匀细化的组织;经过自由锻工艺后动态再结晶体积分数为40%左右,平均晶粒尺寸为20μm左右。模拟结果与工业实验结果吻合。

大型扁挤压筒强度分析

针对特宽挤压型材用国产大型扁挤压筒生产时中内套出现的严重裂纹 ,建立了扁挤压筒内套的有限元分析模型 ,分析了扁挤压筒在实际工况下的应力场 ,找出了过早失效的主要原因 ;运用有限元形状优化设计理论与方法对扁挤压筒型腔进行形状优化设计 ,使应力集中值降低21 % 。

超高壳体锻件模具强度的有限元分析

铝合金超高壳体模锻件在模锻过程中金属变形抗力大 ,整体凹模强度难以满足使用要求。本文采用了预应力组合凹模结构 ,根据超高壳体锻件组合凹模强度设计要求 ,建立了组合凹模的有限元分析模型 ,运用 SAP5有限元分析软件边界单元的性质解决了具有装配过盈的结构有限元计算问题 ,得到套筒不同装配过盈量模具结合面上应力分布规律。分析结果表明 。

复合型超声马达纵-扭振动固有频率简并研究

纵、扭振动固有频率简并是提高纵-扭复合型超声马达输出力矩的关键问题,然而同一弹性体内的纵振固有频率远高于扭振固有频率,目前对两种振动固有频率的简并缺乏深入的理论研究,纵-扭复合型超声马达振动分析模型都基于一维理论。在此提出了一种纵、扭振动固有频率简并的新方法,通过将纵-扭复合型超声马达设计成双定子对称结构,在定子上附加一个调整环改变定子的力学边界条件,实现纵、扭振动同频共振。应用Hamilton原理建立了考虑泊松效应的定子纵、扭振动理论模型,分析了定子的纵振与扭振第一阶固有频率随调整环质量和位置的变化规律,通过优化马达的几何结构参数获得了纵振与扭振的同频谐振点。

万向联轴器十字轴强度三维有限元分析

在对５３０轧机轧制扭矩的现场实测基础上，建立了十字轴的三维有限元计算模型，运用ＳＡＰ５程序分析了十字轴的应力场，找出了十字轴的危险截面，分析了十字轴发生断裂的原因，提出了在十字轴结构设计时应采取的措施。

扁挤压筒型腔有限元应力分析及形线优化

本文对８５０ｘ３２０ｍｍ扁挤压筒内套进行了有限元分析计算，运用优化设计理论对扁挤压筒型腔进行计算机辅助形状优化设计，确定了使应力集中系数降为最小的最优形线，为延长扁挤压筒使用寿命提供了一条有效途径。

复合型超声马达纵向振动建模

针对采用一维理论模型在研究复合型超声马达振动特性时分析结果出现误差的情况,设计一种新型双定子复合型超声马达;利用马达的对称性建立了定子纵向振动分析物理模型;将定子纵向与横向振动的动能同时引入Hamilton方程,推导了考虑马达横向振动效应的定子纵向振动分析微分方程与动力边界条件;运用Maple软件对定子运动微分方程进行求解,获得了定子纵向振动固有频率;采用有限元模型与一维理论模型对定子的纵向振动固有频率进行对比计算,并对马达原型机的固有频率进行测定。研究结果表明所建模型比一维理论模型具有更高的分析精度;分析结果与实验值及有限元计算值吻合。

耐火砖模具加工数控刨床的研制

针对目前耐火砖模具加工精度差、生产效率低等问题 ,根据模具的结构特点 ,应用数控技术研制了一台耐火砖模具加工单臂数控刨床 ,该机床主进给运动采用液压缸驱动 ,并参与刨床的水平与垂直方向的走刀运动 ,采用了由 80 98单片机构成的数控加工系统 ,仿真结果表明 。

超高壳体锻件预应力组合凹模设计

根据300MN水压机生产超高壳体铝合金模锻件的需要 ,设计了一套高强度多层预应力组合凹模 ,在内套与中套结合处设计了独特的滑槽式脱模机构 ,经模拟实验 。

纵-扭复合型超声马达共振频率调谐

将传统的复合型超声马达改进成双定子对称结构,提出一种通过在定子上附加一个调整环实现纵、扭振动同频共振的新方法。根据线性压电理论建立定子振动分析理论模型,研究定子的纵向振动与扭转振动第一阶固有频率随调整环质量和位置的变化规律,优化双定子复合型超声马达的几何结构参数。研究结果表明:调整环的质量对定子纵向振动与扭转振动的固有频率的影响程度相同,但调整环在定子上的位置对纵向振动的固有频率的影响程度有较大差异。当改变调整环在定子上的位置,纵向振动一阶固有频率的变化很小,但扭转振动一阶固有频率变化较大;调整环处于定子端部时,可以实现定子纵向振动与扭转振动一阶固有频率的调谐。

冶金机电系统优化设计的一种解耦方法

针对冶金机电系统存在复杂耦合关系的特点，引用分形几何中的概念将机电系统分解为易于描述和求解的简单子系统。根据模式识别理论识别系统最有希望的可能解空间，运用多目标决策方法对系统分形解进行合成，提出采用分解并行合成的设计策略和建立综合科学理论、经验知识、专家判断力的集成设计系统是机电系统解耦设计的关键。

一种轧机动力分析有限元模型

提出一种四辊轧机动态性能分析的平面有限元模型 ,该模型由梁单元、杆单元、刚度单元和质量单元等组成。根据该理论 ,可计算得到轧机容易激发的固有频率。

铝合金机轮轮毂锻造流线仿真与实验研究

采用Deform 2D软件对铝合金机轮轮毂在不同工艺参数下的锻造流线进行仿真分析,并通过机轮轮毂缩比件锻压工艺实验研究对仿真结果进行验证。研究结果表明:适当增大坯料与模具之间的摩擦,可减小流线与锻件表面夹角,避免流线露头;与常规热模锻工艺相比,等温模锻工艺(模具温度和坯料温度均为450℃,压制速度为0.1 mm/s)在较高的温度和较低的变形速率下,可有效降低材料的变形抗力,增强材料在模腔中的流动性,成形的机轮轮毂流线分布合理,晶粒细小均匀,避免了热模锻过程中易产生裂纹、充填不满等缺陷。

7A85铝合金热压缩流变行为与本构方程研究

通过在Gleeble-1500热模拟试验机上进行高温压缩试验,研究了7A85铝合金在变形温度为250～450℃、应变速率为0.001～1 s-1条件下的高温流变行为。研究表明,7A85铝合金在热压缩过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶;变形抗力随温度的降低而增加,当温度低于300℃时变形抗力增加明显,同时变形抗力随应变速率的增大而增大;应变速率和流变应力之间满足指数关系,温度和流变应力之间满足Arrhenius方程;采用线性回归方法获得了7A85铝合金高温条件下流变应力的本构方程。

双级固溶处理对2A14铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、金相观察、扫描电镜、透射电镜等手段研究了不同双级固溶处理对2A14铝合金力学性能及组织的影响。结果表明:双级固溶获得了较高程度的过饱和固溶体,仅发生了部分再结晶;最佳双级固溶工艺为:470℃×2 h+510℃×1 h,采用该工艺并经160℃×8 h时效后,合金的拉伸力学性能达到σb=508.4 MPa,σ0.2=422.7 MPa,δ=14.9%;经双级固溶后,Al2Cu相已基本完全溶解,未溶相主要为富含Fe、Si的杂质相,其拉伸断口呈现出典型的韧窝型断裂;时效后合金中的主要强化相为S′相,且在470℃×2 h+510℃×1 h二级固溶并时效后的析出相较单级固溶的数量更多且细小均匀,因而获得了更高的析出强化效果。