喷嘴尺寸对Fe-6.5 %Si高硅钢薄带组织和性能的影响

研究了快速凝固单辊甩带过程中喷嘴尺寸(Φ2 mm、Φ1.5 mm、Φ1 mm和Φ0.7 mm)对Fe-6.5%Si高硅钢薄带组织和性能的影响。结果表明,随着喷嘴尺寸的减少,有序相减少,薄带的连续长度明显提高,而薄带的厚度和宽度减小,晶粒尺寸减小,显微硬度也随之减小。薄带饱和磁化强度(M s)随着喷嘴尺寸的减小逐渐变小,而矫顽力(H c)逐渐变大,但磁性能总体变化不大。在Φ1 mm喷嘴下制得的高硅钢薄带质量较好。

累积叠轧道次对AZ31镁合金板微观组织和力学性能的影响

开展400℃轧制温度下的累积叠轧试验,并利用光学显微镜、拉伸试验机、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜对不同累积叠轧道次板材的微观组织和力学性能进行表征,研究累积叠轧道次对AZ31镁合金板材晶粒尺寸、基面织构、力学性能的影响。结果表明:累积叠轧工艺的晶粒细化主要发生在前3道次,随后的循环道次中晶粒不再明显细化,甚至略微长大。第3道次的综合力学性能最佳。剪切带的存在虽缓解了应力集中,提高了塑性,弱化了基面织构,但该处也易形成裂纹,加速板材的断裂,使伸长率急剧下降。基面织构强度随着轧制道次的增加呈先减弱后增强的趋势。

热成形加热速率对22MnB5钢组织和性能的影响

22MnB5是常见的热成形高强钢,广泛应用于汽车车身,可减轻车身质量,提高汽车抗冲击和防温性。随着用户对热成形零件生产效率要求的不断提高,特别是感应力加热,火焰直燃加热等快速加热技术的推广应用,热减形加热速率快速提升到120℃/s。为了考察不同加热速率对22MnB5钢热成形后的组织和性能的影响规律,利用淬火膨胀仪、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验机,分别对加热冷却过程中的热膨胀曲线、热成形后的微观组织和力学性能进行了测定。结果表明,随加热温度升高,试样冷却组织由铁素体向马氏体、贝氏体转变,且150℃/s加热速率下组织中贝氏体和铁素体含量要高于10℃/s加热速率的试样;且当加热速率从10℃/s提高到150℃/s时,22MnB5钢在950℃仍然能够完全奥氏体化,但是冷却试样的条件屈服强度、抗拉强度、断后伸长率都有所下降,分别降低了334 MPa、56 MPa、0.9%。

基于曲率驱动机制的晶粒生长元胞自动机模型

结合晶粒生长的统计分析理论和概率性转变规则,建立了基于曲率驱动机制的晶粒正常生长的二维元胞自动机模型.该模型的一个显著特点是晶粒生长速率和晶界曲率(1/RC-1/R)之间满足线性关系,而传统的元胞自动机模型则难以满足这种线性关系.模拟结果比较全面地反映了等温条件下晶粒正常生长的各种现象:平均晶粒面积与时间的关系,晶粒尺寸、晶粒边数的分布规律及其时间不变性,晶粒边数与尺寸的关系,以及晶粒生长速率与鼎粒尺寸和曲率的关系等.模拟结果与晶粒生长的动力学理论预测相符合.

晶体学织构对金属板材宏观各向异性影响的模拟

基于多晶体黏塑性自洽方法,建立了金属板材的Lankford系数(r值)、屈服应力和屈服面的计算模型。以fcc多晶体为例,模拟分析了理想织构组分对宏观各向异性的影响。模拟结果表明,具有Cube和Goss织构的板材,其r值在45°附近最小,Cube织构的r值具有对称性,而Goss织构90°的r值远大于0°的r值;具有Cu,Bs和S织构的板材,其最大r值均出现在45°附近,0°和90°的r值均具有一定的不对称性。各理想织构的单轴拉伸屈服应力呈现出与r值相对应的变化规律,屈服面的形状也表现出相应的变化。上述模拟结果与Taylor-Bishop-Hill(TBH)模型以及唯象方法的计算结果定性符合。

冷轧薄板试样电阻加热过程分析

为了确定薄板试样电阻加热系统的参数,掌握加热过程中电功率和电流的变化规律以及试样温度场的分布,利用电、热学理论,并结合有限元软件对薄板试样电阻加热过程进行了分析.针对特定的试样尺寸,确定加热变压器的功率为150 kW,副侧最高电压为24 V,最大输出电流为10 kA.对流和导热损失的功率可以忽略,因此,加热过程中输入的电功率主要用于试样的升温和弥补高温辐射热损失,以恒定速率加热时在低温和高温段所需的加热电流较大,中间温度段电流较小;由于水冷电极的影响,试样的温度场呈现中间高,两端低的梯形分布趋势.

自学习在模拟连续退火过程控制中的应用

以理论分析为基础,构建了模拟连续退火的冷却过程控制数学模型.为了提高自学习效率,提出了将冷却过程中辐射散热等效转化为对流散热系数的观点.模型对试样温度进行层别的划分,并且针对各个温度层别,采用指数平滑处理的方法确定各个温度层别的调整系数.在实际冷却过程中,过程控制系统根据自学习得到的各个温度层别的调整系数实时地调整冷却气体的流量.实际应用表明,以自学习为基础的过程控制系统可使模拟连续退火的冷却过程的温度精度控制在10℃以内.

点焊接头冲击试验机的研发与应用

为评价点焊接头的冲击性能,研发一台摆锤式冲击试验机和冲击夹具.利用Lab VIEW软件和高速数据采集卡,开发了试验机的逻辑控制软件、人机界面、数据采集和处理系统,上述硬件设备和软件组成完整的点焊接头冲击性能测试系统.利用所研制的试验机对DP980材料的点焊试样进行冲击测试试验,得到了不同点焊电流条件下拉伸-剪切冲击性能评价参数.详细对比分析了采用不同测量或计算方法所获得的冲击力、摆锤最大剩余摆角以及总冲击吸收功.结果表明,试验机测量的冲击力是可靠的,数据分析处理算法是合理的,其测试结果可用于点焊接头冲击性能的评价.

点焊冲击性能测试技术研究现状

点焊是汽车制造中广泛采用的连接工艺,点焊冲击性能是评价材料焊接性能、焊接质量、部件强度和汽车车身安全性能的重要指标。对点焊冲击性能测试技术的研究现状进行了综述,涉及材料领域和汽车制造领域测试点焊冲击性能的意义和特点、典型点焊冲击测试的加载模式、试样结构、焊点破坏形式、关键参数的测试方法、构件点焊冲击测试方法等,讨论了点焊冲击性能测试的关键技术和存在的问题,并预测了这一领域的未来发展趋势。

锌液倒角对垂直电磁封流过程中电磁力的影响

以往研究垂直热镀锌技术时,将锌液区域视为理想的矩形,而实际锌液边界是曲线.为更准确了解锌液受力的规律,本项目将锌液区域假设为带倒角的矩形区域,分别研究了锌液无量纲间距为7.375~7.625,励磁电流频率为3~7 Hz,倒角的无量纲距离为0~25、0.5和0~75时锌液的受力情况.实验结果表明:在考虑边界倒角情况下,锌液受到的电磁力随倒角增大而减小,锌液电磁力峰值随着频率增大而逐渐减小,提高励磁频率可以使锌液在一个周期内受力更平稳.锌液的倒角越大,锌液一个周期内所受电磁力最大幅值和最小幅值的差值越大.

具有复合组织的不锈钢管周期轧制过程的数值模拟

应用ANSYS软件对具有复合组织的电磁离心铸造1Cr18Ni9Ti不锈钢管的周期轧制过程进行了三维有限元数值模拟.模拟结果表明,管坯轴向塑性越好,在轧制过程中产生的剪切应力σrz和剪切应变εrz越小,管坯变形能力越强.降低工具与管坯摩擦系数,可以减小σrz和εrz.减小管坯外层柱状晶区与内层等轴晶区之间σrz的不连续性,提高管坯的变形能力和成形管材的质量.在电磁离心凝固时适当地加大励磁电流以增加铸管中等轴晶区比例,不但可以提高铸管的力学性能,还可以减小管坯在轧制过程中所产生的σrz和εrz,进而使其轧制变形能力增强,其成形管材质量也得到改善.通过轧制实验验证,模拟结果与实验结果吻合良好.

电磁离心1Cr18Ni9Ti不锈钢的凝固组织与变形性能

采用电磁离心铸造方法制备了1Cr18Ni9Ti不锈钢管坯.在电磁搅拌作用下,管坯铸态微观组织被细化,一次枝晶间距为40μm,与普通离心铸造相比减小70％;管坯的室温屈服强度为274MPa、延伸率为77％,分别比普通离心铸造管坯提高23％和28％.实验结果表明:电磁离心铸造可明显提高管坯的塑性加工性能,利用电磁离心管坯可直接进行冷轧1Cr18Ni9Ti不锈钢无缝薄壁管,实验得到的最大减薄率大于91.4％.

电磁驱动熔体流动与枝晶变形断裂模拟

建立了电磁离心凝固过程熔体动量传递、传热和传质耦合数学模型,模拟计算了熔体在不同感应强度下的流动速度.计算结果表明,熔体在电磁力的作用下产生与铸模转动方向相反的流动,流动速度呈周期性分布,并且在凝固前沿达到最大.随着磁感应强度的增加,熔体流动速度达到的最大值也愈大.使用有限元软件ANSYS,把熔体流动计算结果作为参数,计算了枝晶的受力状态.通过计算表明,熔体流过枝晶会在枝晶周围产生很大的速度变化,流体对枝晶的冲刷可使枝晶产生机械折断.电磁搅拌通过增加断裂枝晶数量促进柱状晶-等轴晶转变.

三辊轧制镁合金薄壁管成形工艺及微观组织

为了制备高质量的镁合金薄壁管材,利用三辊轧管机研究了冷轧镁合金薄壁细管的成形工艺.分析了轧制时管材易出现开裂的原因,发现其与变形量和中间退火工艺有关.结果表明,当主变形的当量变形εH<0.2时,可以得到质量和性能都符合要求的管材;当主变形的当量变形εH>0.3时,管材表面成形性较差,且易出现表面裂纹.退火温度为300℃,保温时间为90 min,然后再进行空冷的中间退火工艺可以实现晶粒细化,得到的平均晶粒尺寸约为9.8μm,从而提高了管材进行进一步轧制的变形能力.

S32750超级双相不锈钢的热变形及组织分析

利用MMS-200热模拟实验机,对S32750超级双相不锈钢在温度为1 000～1 150℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下进行了单道次压缩实验,测定了真应力-真应变曲线,对热变形组织进行了分析.实验结果表明:当变形温度一定时,峰值应力随着应变速率的增加而增加.提高热变形温度,降低应变速率,可以促进奥氏体动态再结晶的发生.根据热变形方程计算得到压缩变形时的热变形激活能Q=460 kJ/mol.在相应的变形条件下,获得了S32750超级双相不锈钢热变形过程中峰值应力与Z参数的关系式.

电磁场对离心铸造Hastelloy C凝固组织的影响

研究了 Hastelloy C电磁离心铸管的凝固组织。结果表明 ,电磁离心铸造有利于等轴晶的生成 ,且随着磁场强度增加 ,等轴晶含量增多。这种柱状晶 -等轴晶转变 (CET)可解释为 :电磁场作用下 ,熔体流动 ,对枝晶产生冲刷进而折断。此外 ,电磁场可以细化微观组织 ,一次枝晶间距随着磁场强度增加而减小 ,其结果与 Jackson-

大型气垫式退火炉试验平台的研究与开发

为研究工业气垫炉的运行规律,以工业气垫炉的热处理区为研究对象,开发了大型气垫炉试验平台的机械结构和控制系统,并搭建了带材高度预报模型.从运行情况来看,所开发的气垫炉试验装置能够将厚度为0.3~2 mm的一系铝带材稳定漂浮在0~200 mm的高度上;所建立的漂浮高度混合预报模型能够对带材的漂浮高度进行准确预测,预测精度在±3 mm以内.设计的气垫炉平台与工业气垫炉的结构和运行过程相似,为工业化气垫炉的国产化提供了理论依据.

连续退火模拟实验机的模糊专家温度控制系统

在连续退火模拟实验机温度控制系统的开发中,针对系统的非线性、时变性、变结构、多层次和大滞后等缺点,引入模糊专家系统的结构和理论基础,并结合实际调试过程中总结出的专家策略,即采用分段PID控制方法和动态变结构控制方法相结合的控制策略,建立了模糊专家温度控制系统.实验结果表明,该控制系统控制效果好,温度超调量小,针对不同尺寸规格试样的控制性能稳定,适用范围广,达到了冷轧带钢连续退火模拟实验机温度控制系统的设计性能指标.

2507超级双相不锈钢的热变形行为

用MMS-200热模拟实验机对2507超级双相不锈钢(/%:0.022C、0.58Si、25.35Cr、7.17Ni、4.05Mo、0.28N)12 mm热轧板在1 000～1150℃、应变速率0.01～10s^(-1)下进行了热压缩实验。实验结果表明,在应变速率一定的条件下,变形温度越高,2507超级双相不锈钢峰值应力越低;在变形温度一定的条件下,峰值应力随着应变速率的增加而增加。根据热变形方程计算得到压缩变形时的平均表观应力指数n=3.25,热变形激活能Q=460kJ/mol。基于实验数据构建了2507超级双相不锈钢在相应变形条件下的热变形方程。

气垫炉漂浮技术研究综述

随着汽车工业的迅速发展,利用铝合金薄板替代汽车上钢材已成为汽车轻量化的一个必然趋势,而气垫炉漂浮技术是制约汽车用铝合金薄板生产的关键问题之一。目前关于气垫炉漂浮技术的研究较少,分别从气垫炉的简介及发展历史、漂浮技术的关键问题、气垫炉漂浮技术展望等几个方面对漂浮技术进行了评述。特别是针对漂浮技术的压力系数、流体与带材流固耦合、喷嘴与流场、带材漂浮高度和气垫炉设备等关键问题进行了分析,对未来的研究发展进行了展望。