晶粒尺寸对Inconel 718薄板塑性微变形行为的影响:实验与建模

随着航空航天工业的迅速发展,对微型化Inconel 718薄板构件的需求越来越大。然而,晶粒尺寸显著影响金属薄板的塑性变形行为,在很大程度上限制了Inconel 718薄板构件的生产和应用。本文对不同晶粒尺寸的Inconel 718薄板进行了一系列单轴拉伸试验和扫描电镜实验,研究了晶粒尺寸对其塑性变形行为的影响。通过EBSD技术表征了晶粒尺寸、晶粒取向和晶粒平均取向偏差,阐明了晶粒尺寸效应的变形机制。研究结果表明,随着晶粒尺寸的增大,在拉伸应力作用下,晶粒旋转和协调变形机制减弱,取向转变为<232>的晶粒数量逐渐减少,从而导致屈服强度和最大抗拉强度显著降低;此外,随着晶粒尺寸的增大,晶粒内部的塑性变形明显减弱,晶界滑动逐渐成为拉伸过程中主要的变形机制,导致断裂应变减小,韧性断裂特征减弱。本文综合考虑晶粒尺寸和应变量影响,建立了能够应用于Inconel 718薄板的微成形研究的混合材料本构模型。

锻压能耗分析及节能技术研究进展

锻压成形作为制造业不可或缺的加工方式,广泛应用于汽车、高铁、机械、家电、航空航天以及舰船等领域零部件的批量生产,但是该工艺耗能巨大,且间接造成严重环境污染,为满足我国提出的"碳中和"目标,亟需对锻压工艺进行节能优化。针对中小型金属锻压件的相关节能研究,对加工过程中的装炉加热、锻压成形和成形后热处理3个主要环节的能耗进行了归纳总结,并重点对作为最终能量需求的变形能进行了阐述;同时,针对主要耗能环节从加热炉和液压机等设备、重要成形工艺参数优化、能量回收利用以及生产调度4个方面综述了节能方法,以期为实现相关中小型锻压件的绿色制造提供指导。

304不锈钢固溶处理过程中的退火孪晶机制

本文以304不锈钢管为研究对象,探究在固溶处理前后,304不锈钢管中织构演化、孪晶的晶体学特征及晶粒取向变化。研究结果表明:固溶处理后,304不锈钢管中管材中织构类型发生明显变化,并且织构强度显著增强。固溶处理过程中,少数晶界沿着有利于晶粒长大的取向进行迁移,使一些晶粒吞并周围较小晶粒而异常长大。固溶处理前后304不锈钢管组织中均存在较多<111>60°孪晶,并且多数晶粒内出现二次孪晶。固溶处理后,由于孪晶所占体积比的增加,管材内60°角的孪晶界含量明显增加。对面心立方晶体中孪晶的晶体学特征分析表明,奥氏体晶粒基体中可能形成4种孪晶变体,奥氏体晶粒基体与二次孪晶间可能存在12种不同取向关系。

AZ31镁合金棒材循环扭转变形及其对力学性能的影响

在室温条件下,对AZ31镁合金挤压棒材进行循环扭转变形,测试了扭转变形过程的力学性能以及变形后的微观组织和织构特征,并对扭转变形对镁合金棒材的力学性能影响进行了分析。结果表明:镁合金棒材在循环扭转过程中得到了严格对称的应力-应变滞回线,并且随着循环周期的增加,由于加工硬化和内部微裂纹扩展的共同影响,应力-应变滞回线上的应力峰值呈现先增加后减小的特征。在最大扭转角分别为60°和90°条件下,应力峰值出现在第四周期。镁合金棒材扭转变形后的晶粒中出现大量的拉伸孪晶带,孪晶启动使晶粒的 C 轴转向棒材轴线方向。镁合金棒材扭转变形后的力学性能测试结果显示,循环扭转变形明显提高了镁合金棒材压缩变形的屈服强度,其值由扭转前的约100MPa最大提高至约200MPa。

大口径厚壁90°弯头液压成形工艺与成形规律研究

对大口径厚壁90°弯头液压成形工艺过程进行有限元模拟,分析不同加载路径对大口径厚壁90°弯头液压成形效果的影响规律,并对大口径厚壁90°弯头壁厚进行分析。结果表明:通过数值模拟计算确定了500mm大口径厚壁90°弯头液压成形工艺参数。零件成形后,零件最大减薄率为34.691%,随着变形量的增加零件壁厚总体呈现出减薄的趋势,零件内弯壁厚要高于外弯。在零件外弯最高处壁厚小于其周围壁厚,并且零件最高处变形量小于其周围区域。

准静态加载下时效态Inconel 718薄板的各向异性屈服准则及硬化模型构建

当金属件的特征尺寸缩小到微尺度时,会产生尺寸效应,从而使对微成形的理解变得复杂。本研究以0.1mm厚的时效态Inconel 718薄板为研究对象,对其进行了力学性能测试。基于力学测试数据,探究了时效态Inconel 718薄板在相同应变速率、不同拉伸方向上各向异性、延伸率、屈服强度及最大抗拉强度的变化规律,并建立了介微观尺度下各向异性及屈服强度的预测模型和考虑应变量及应变速率的准静态硬化模型。结果表明:时效态Inconel 718薄板具有明显的各向异性,其延伸率以45°为极值点呈现先增大后减小的变化规律,屈服强度和最大抗拉强度的变化规律与之相反。由于尺寸效应的存在需要2组不同的材料参数对各向异性及屈服强度进行预测。当应变速率大于0.1 s^(-1)时,材料屈服强度表现出明显的应变速率敏感性,该硬化模型不再适用。