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基于应力三轴度的铸态42CrMo钢高温拉伸断裂行为分析
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作者 张在阳 齐会萍 +3 位作者 李永堂 陈园园 张晋辉 刘慧玲 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期103-110,共8页
利用Gleeble-3500型热模拟试验机对不同缺口半径(0.5,1.0,2.0,4.0 mm)的铸态42CrMo钢缺口试样进行不同温度(1223,1273,1373 K)下的热拉伸试验,基于应力三轴度分析了其高温拉伸断裂行为。结果表明:较高拉伸温度下缺口试样的流变应力较小... 利用Gleeble-3500型热模拟试验机对不同缺口半径(0.5,1.0,2.0,4.0 mm)的铸态42CrMo钢缺口试样进行不同温度(1223,1273,1373 K)下的热拉伸试验,基于应力三轴度分析了其高温拉伸断裂行为。结果表明:较高拉伸温度下缺口试样的流变应力较小;随着缺口半径减小,缺口试样流变应力和峰值应力增加,断裂应变减小;当缺口半径为0.5,1.0 mm时,应力三轴度最大值向最小横截面圆心转移;当缺口半径为2.0,4.0 mm时,拉伸过程中最小横截面圆心处的应力三轴度始终最大;随着缺口半径增加,应力三轴度减小;温度由1223 K升至1373 K,试样断口组织平均晶粒尺寸增大;缺口半径由0.5 mm增加至4.0 mm,平均晶粒尺寸增大,微空洞且尺寸及面积分数增加。 展开更多
关键词 铸态42CrMo钢 应力三轴度 高温拉伸 断裂行为
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40Cr/Q345B双金属环坯离心铸造数值模拟研究
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作者 连笑媛 齐会萍 +1 位作者 贾燕龙 贾璐 《山西冶金》 CAS 2024年第4期1-4,62,共5页
离心铸造的双金属环坯是保证双金属环在热辗扩中稳定性和最终性能的关键。通过Flow-3D软件模拟研究浇点位置、铸模转速和外层初始温度等参数对40Cr/Q345B双金属环坯离心铸造过程以及界面结合的影响,并通过实验进行了验证。结果表明:浇... 离心铸造的双金属环坯是保证双金属环在热辗扩中稳定性和最终性能的关键。通过Flow-3D软件模拟研究浇点位置、铸模转速和外层初始温度等参数对40Cr/Q345B双金属环坯离心铸造过程以及界面结合的影响,并通过实验进行了验证。结果表明:浇注点位于中心位置,有助于加快布型速度,减少铸件两端温差,壁厚均匀化。可行范围内,增加转速有助于改善偏心现象。最佳工艺参数为外层浇注温度1560℃,浇口L为0.4,铸模转速800 r/min,在外层金属温度冷却至1350℃时浇注温度为1580℃的内层金属。通过模拟和实验验证,得到了冶金结合良好、内外层金属质量合格的40Cr/Q345B双金属环坯,为后续热辗扩提供了符合要求的坯料。 展开更多
关键词 离心铸造 双金属环坯 数值模拟
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离心铸造双金属环件热辗扩实验研究
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作者 常耀东 齐会萍 +3 位作者 贾燕龙 杨凯峰 裴庆林 熊波 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第14期128-135,共8页
与单金属环件相比,双金属环件可以同时满足复杂环境对环件内外层金属的不同使用要求,具有很大的优势。针对目前双金属环件的制造方法费时费力、结合效果差的现状,笔者提出并研究一种双金属复合环件短流程制造技术,利用离心铸造的双金属... 与单金属环件相比,双金属环件可以同时满足复杂环境对环件内外层金属的不同使用要求,具有很大的优势。针对目前双金属环件的制造方法费时费力、结合效果差的现状,笔者提出并研究一种双金属复合环件短流程制造技术,利用离心铸造的双金属环坯直接热辗扩成形双金属环件,生产效率高,节约能源,结合层为冶金结合,结合效果好。本工作以离心铸造的双金属环坯(内层Q345,外层40Cr)为研究对象,采用不同的初始辗扩温度(1200℃、1150℃、1050℃)和辗扩比(2.3、2.0、1.5)进行了辗扩实验,对不同辗扩工艺参数下的环件进行金相实验和拉伸实验。结果表明,随着辗扩比增大,环件整体晶粒先变小后变大,抗拉强度先提高后降低;随着初始辗扩温度降低,晶粒变小,40Cr抗拉强度和塑性提高,Q345抗拉强度先升高后降低,塑性提高。结合层是一个过渡区,没有明显的界线,从一种金属逐渐向另一种金属过渡,它的晶粒比内外层大。辗扩后环件椭圆度均小于0.02,超声波检测无裂纹缺陷。初始辗扩温度为1050℃、辗扩比为2.3时成形的环件综合性能最好。离心铸造的双金属环坯在辗扩后,环件外形好,探伤合格,组织和力学性能得到改善,成功实现了双金属环件的铸辗复合成形。 展开更多
关键词 双金属环 辗扩温度 辗扩比 显微组织 力学性能
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双金属层状构件界面结合的模拟与实验研究进展
4
作者 王恒星 秦芳诚 +2 位作者 齐会萍 汪扬波 王于金 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第14期202-213,共12页
单一金属材料的使役性能在航空航天、石油化工、风电、汽车等应用领域的局限性日渐凸显,而将具有两种不同物理、化学和力学性质的金属通过某种方式结合在一起形成双金属层状构件,从而使得双金属层状构件具备任一金属组元都无法比拟的性... 单一金属材料的使役性能在航空航天、石油化工、风电、汽车等应用领域的局限性日渐凸显,而将具有两种不同物理、化学和力学性质的金属通过某种方式结合在一起形成双金属层状构件,从而使得双金属层状构件具备任一金属组元都无法比拟的性能优势,能够满足某些构件在极端环境下服役时所要求的高强高韧性、耐磨性和耐蚀性等性能,具有广阔的应用前景。双金属组元的化学成分和结构形态均不同,双金属层状构件的不同工作面存在力学性能差异,因而界面形态与结合性能成为双金属层状构件复合成形的关键。因此,本文基于双金属层状构件复合制造技术的研究现状,从双金属层状构件的界面结合过程的数值模拟和实验研究方面进行简要阐述,着重探讨工艺参数对双金属层状构件界面结合过程的影响规律,揭示界面形态和组织演变特征以及界面结合机理,指出现有双金属层状构件界面结合行为研究的不足,并展望双金属层状构件界面结合研究重点与发展趋势。 展开更多
关键词 双金属构件 界面 工艺参数 数值模拟 结合机理
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T/CAS ES381714001-2022《工业品质量分级评价规则套筒调节阀》探讨与分析
5
作者 孙志民 缪克在 +2 位作者 齐会平 朱博唯 李海聪 《中国标准化》 2023年第5期171-176,共6页
为了提升套筒调节阀产品质量与应用安全可靠性、助推国产化替代水平,优化石油石化领域采购环节、降低采购成本,实现好中选优目标,解决供应商对质量分级的认识差异导致的评价结果未能达到预期目标等问题。本文通过对T/CAS ES381714001-2... 为了提升套筒调节阀产品质量与应用安全可靠性、助推国产化替代水平,优化石油石化领域采购环节、降低采购成本,实现好中选优目标,解决供应商对质量分级的认识差异导致的评价结果未能达到预期目标等问题。本文通过对T/CAS ES381714001-2022规定的适用范围、基本资质、生产保障能力、产品性能测试等进行了探讨,与TSG 07-2019、GB/T4213-2008等进行对比分析,阐述了现有技术规范、国家标准中对套筒调节阀产品归口特种设备类别、专用生产与测试设备描述、仅能判定合格与否(未能质量分级)等的不足与局限性,为套筒调节阀(控制阀)国家标准的修订、安全技术规范的完善提供了技术指引与支持。 展开更多
关键词 套筒调节阀 国产化 质量分级 探讨与分析
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40Cr轮毂锻挤成形的数值模拟研究 被引量:2
6
作者 齐会萍 任乾坤 韩学波 《热加工工艺》 北大核心 2019年第13期86-89,共4页
设计了40Cr钢轮毂零件的生产工艺,通过镦粗和反挤压两道工序完成轮毂的锻坯加工。对设计的工艺进行了数值模拟,获得了反挤压成形过程中变形体的温度场、应力场和应变场,研究了挤压速度对变形体应力、应变场的影响。结果表明,反挤压过程... 设计了40Cr钢轮毂零件的生产工艺,通过镦粗和反挤压两道工序完成轮毂的锻坯加工。对设计的工艺进行了数值模拟,获得了反挤压成形过程中变形体的温度场、应力场和应变场,研究了挤压速度对变形体应力、应变场的影响。结果表明,反挤压过程的变形体应力、应变非常不均匀;筒壁从外向内形成了递增的温度梯度,而与上模底部接触部分温度较低。 展开更多
关键词 数值模拟 锻挤成形 挤压速度
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6061铝合金铸坯热辗扩工艺模拟与试验研究
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作者 杨超 秦芳诚 +2 位作者 齐会萍 刘崇宇 亓海全 《热加工工艺》 北大核心 2022年第21期69-74,共6页
基于ABAQUS/Explicit平台,对6061铝合金环形铸坯热辗扩成形过程进行热力耦合模拟,分析环形坯热辗扩成形过程应变场、温度场及力能参数变化规律。着重探讨芯辊进给速度、初始辗扩温度和摩擦因子对环件成形过程的影响。结果表明:当进给速... 基于ABAQUS/Explicit平台,对6061铝合金环形铸坯热辗扩成形过程进行热力耦合模拟,分析环形坯热辗扩成形过程应变场、温度场及力能参数变化规律。着重探讨芯辊进给速度、初始辗扩温度和摩擦因子对环件成形过程的影响。结果表明:当进给速度增加时,环件温度、辗扩力和辗扩力矩增加,内、外表层应变降低,中层增大;当初始辗扩温度升高时,环件温度增加,应变、辗扩力和辗扩力矩降低;当摩擦因子增大时,应变稍微降低,对温度影响较小,辗扩力和辗扩力矩增加。环件内、外层晶粒尺寸比中层细小,外层晶粒略小于内层;环件的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到320 MPa、285 MPa和15%。 展开更多
关键词 6061铝合金 环形铸坯 热辗扩 数值模拟
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离心铸造Q235B钢环件热辗扩过程中的组织演变 被引量:4
8
作者 秦芳诚 齐会萍 +1 位作者 李永堂 亓海全 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期12132-12138,共7页
环件铸辗复合成形技术的关键在于使铸态环坯在热辗扩过程中实现宏观几何尺寸成形与微观组织改性的一体化制造。采用热压缩实验建立离心铸造Q235B钢组织演变模型,在DEFORM-3D平台上实现环形铸坯热辗扩过程变形-传热-微观组织演变耦合分析... 环件铸辗复合成形技术的关键在于使铸态环坯在热辗扩过程中实现宏观几何尺寸成形与微观组织改性的一体化制造。采用热压缩实验建立离心铸造Q235B钢组织演变模型,在DEFORM-3D平台上实现环形铸坯热辗扩过程变形-传热-微观组织演变耦合分析,揭示进给速度和初始辗扩温度对其组织演变的影响。结果表明,随着进给速度增大,动态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸均减小;随着初始辗扩温度升高,动态再结晶体积分数增大,平均晶粒尺寸减小,且在1150℃时分布均匀。通过离心铸造环坯工业热辗扩实验发现,环件的各项力学性能指标均达到了标准要求,环件全厚度区域的外层和内层晶粒细小,平均晶粒直径为30~38μm,近中层的少数晶粒尺寸略大,达到了52~57μm。因此,采用离心铸造Q235B钢环坯直接热辗扩成形环件是切实可行的,可以实现环件“形”/“性”一体化控制。 展开更多
关键词 铸辗复合成形 环件 Q235B钢 离心铸造 晶粒尺寸
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环形零件短流程铸辗复合成形技术研究进展 被引量:6
9
作者 秦芳诚 齐会萍 +3 位作者 李永堂 武永红 亓海全 刘崇宇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期19152-19165,共14页
轴承套圈、法兰等环形零件作为关键连接、传动、回转和支承结构件,在航空航天、风力发电、高铁、船舶和高档数控机床等重大装备制造领域应用非常广泛。环形零件的生产是一种高能耗的热加工过程,传统生产工艺主要有两种:(1)厚板轧制—弯... 轴承套圈、法兰等环形零件作为关键连接、传动、回转和支承结构件,在航空航天、风力发电、高铁、船舶和高档数控机床等重大装备制造领域应用非常广泛。环形零件的生产是一种高能耗的热加工过程,传统生产工艺主要有两种:(1)厚板轧制—弯卷—焊接成形,该工艺下环件焊接部位应力集中明显,在高压、强腐蚀等恶劣服役条件下为弱性能区;(2)通过冶炼—浇铸—加热—锭坯开坯—下料—圆棒加热—锻造—冲孔—加热—环坯热辗扩来实现环件生产,该工艺流程冗长,开坯、锻造和冲孔工序设备资金投入巨大,多次加热导致能源消耗和材料浪费严重,不利于环境友好型生产。环件热辗扩过程中的传热-变形-组织演变耦合行为使得环坯经历了多场、多因素作用下多道次、连续局部加载与卸载、不均匀变形和微观组织复杂演变历程,对成形环件的外形尺寸、组织和力学性能均产生显著影响。随着环件应用向着大型、轻量、重载和长寿命方面逐步发展,对其高性能、精确成形与低成本制造提出了更高要求。近年来得到重点研究并取得长足发展的环形零件短流程铸辗复合成形技术以砂型铸造或离心铸造获得的环形铸坯加热后直接进行辗扩为基础,省去了开坯、锻造和冲孔,只需要一次加热,具有工艺流程短和节能节材等突出优点(节材30%以上、节能60%以上),是风电法兰、石油化工容器和高档数控机床主轴承等重大装备高效、高性能和绿色制造的必然要求。然而,在热辗扩过程中不仅要实现环形铸坯截面轮廓达到所要求环件外形尺寸,同时其组织与性能也要得到充分改善和提高,使得对热辗扩过程中组织演变和性能控制面临诸多技术挑战。研究者们深入分析了环形铸坯材料单道次和双道次热压缩变形行为、组织演变规律及其模型构建方法,建立了关于材料常数考虑应变补偿的本构关系模型,为此研究了热-力-组织演变多场耦合及其基于晶粒拓扑变形技术和介观-微观元胞自动机跨层次耦合条件下的热辗扩数值模拟技术,构建了考虑晶粒空间重叠的CA模型,基于工业性试验从织构视角研究了其在铸坯环件热辗扩成形中微观组织和性能控制规律,获得了环件不同区域的晶粒细化极限,可以实现环件短流程铸辗复合成形生产。本文综述了基于锻态环坯和铸态环坯的热辗扩成形技术研究进展,探讨了环形铸坯热辗扩过程中组织与性能协同调控的理论与方法,建立了环形铸坯凝固过程裂纹萌生判据与裂纹控制的工艺方法,提出了环形铸坯热辗扩成形技术的研究发展方向,阐述了双金属复合环形铸坯热辗扩成形技术的研究内容及重点,以期推动环件短流程制造全过程“形”/“性”一体化调控理论与技术发展。 展开更多
关键词 环形铸坯 热辗扩 织构演变 裂纹控制 双金属环件
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铝合金环形零件形/性一体化制造技术 被引量:5
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作者 秦芳诚 齐会萍 +3 位作者 李永堂 刘崇宇 亓海全 康跃华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期9049-9058,共10页
铝合金环形零件作为关键连接、传动、回转和支承部件在重型运载火箭贮箱、风电设备的轴承套圈及齿轮环、压力容器和核反应堆的加强圈等重大装备制造领域应用非常广泛。铝合金环形零件的生产是一个高能耗的热加工过程,现有生产工艺主要... 铝合金环形零件作为关键连接、传动、回转和支承部件在重型运载火箭贮箱、风电设备的轴承套圈及齿轮环、压力容器和核反应堆的加强圈等重大装备制造领域应用非常广泛。铝合金环形零件的生产是一个高能耗的热加工过程,现有生产工艺主要有两种:(1)厚板轧制-弯卷-对半焊接成形,环件焊接部位缝组织为弱性能区,无法满足在重载、冲击、高低温和强腐蚀等极端恶劣条件下长期稳定服役时的要求;(2)圆铸锭坯-多向锻造制坯-马架扩孔或环件辗扩,工艺流程冗长,辗扩前开坯、锻造和冲孔工序设备资金投入巨大,多次加热导致能源消耗和材料浪费严重,不利于环境友好型生产。深空探测领域铝合金环件存在几何尺度大、形状精度高、结构刚度低和服役环境苛刻等技术挑战,目前已实现Φ3 m~Φ10 m级大型铝合金环件辗扩生产。环件辗扩过程中的传热-变形-组织演变耦合行为使得环坯经历了多场、多因素作用下多道次、连续局部加载与卸载、不均匀变形和微观组织复杂演变历程。为了实现铝合金环件的辗扩成形,一是要使环件自身整体刚性和辗扩过程稳定,即"控稳";二是要使环件直径扩大与截面充填协同进行,同步获得径-轴向尺寸、截面轮廓及几何精度,即"控形";三是要使成形环件达到所要求的内部组织状态和各向性能,即"控性"。铝合金环形零件用环坯的制备是铝合金环件辗扩成形及其形/性一体化调控的基础,采用多向锻造变形技术可以有效细化大规格圆铸锭的粗大组织、破碎网状共晶化合物,实现组织改性,为后续辗扩过程提供优质环坯。通过开发铝合金环件双向辗扩智能建模仿真方法和基于力控的铝合金环件双向辗扩工艺路径智能仿真优化方法,解决了矩形/异形截面环件径-轴向变形区不协调、环件刚度弱及辗扩过程失稳等问题,实现了各轧辊运动的协调匹配和基于目标驱动的自动调控。利用辗扩成形后的形变强化和热处理时效析出强化改性技术,可以进一步提高环件强度和消除残余应力,使环件径向、轴向和周向均具有优良的性能。针对现有技术的不足,本文提出了环形零件短流程铸辗复合成形技术,将砂型铸造或离心铸造获得的环形铸坯加热后直接进行辗扩,在热辗扩过程中同时实现环形铸坯几何尺寸精度要求和组织与性能改善,揭示了基于织构演变的铸坯环件在热辗扩成形中的微观组织和性能控制机制,可为铝合金环件及铝基双金属层状复合环件的短流程形/性一体化制造提供理论指导。本文基于铝合金环形零件形/性一体化制造技术的研究现状,从铝合金环形零件用环坯的制备技术、铝合金环件辗扩成形技术和铝合金环件辗扩过程中组织与性能协同调控技术研究等方面做简要评述,着重阐述铝合金矩形/异形截面环件形/性一体化控制的技术挑战,提出铝合金环件制造技术的发展趋势及研究重点,以期推动铝合金环件/铝基双金属层状复合环件短流程制造过程中形/性一体化调控理论与技术的发展。 展开更多
关键词 铝合金环件 辗扩 一体化制造 铸辗复合成形 双金属环件
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Metadynamic Recrystallization of the As-cast 42CrMo Steel after Normalizing and Tempering during Hot Compression 被引量:19
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作者 qi huiping LI Yongtang 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第5期853-859,共7页
The existing researches of hot ring rolling process are mainly based on forged billet. Compared with the existing process, the new ring casting-rolling compound forming process has significant advantages in saving mat... The existing researches of hot ring rolling process are mainly based on forged billet. Compared with the existing process, the new ring casting-rolling compound forming process has significant advantages in saving materials and energy, reducing emission and reducing the production cost. The microstructure evolution of the casting materials during hot deformation is the basis of the research of the new process. However, the researches on the casting materials are rare. The metadynamic recrystallization of the as-cast 42CrMo steel after normalizing and tempering during the hot compression is investigated. The tests are performed on the Gleeble-1500 thermal-mechanical simulator. The influence rule of the deformation parameters on the metadynamic recrystallization is obtained by analyzing the experimental data. The kinetic model of the rnetadynamic recrystallization is deduced. The analysis results show that the metadynamic recrystallization fraction increases with the increase of the deformation temperature and the strain rate. The metallographic experiments are used to investigate the influence rule of the deformation parameters on the grain size of the metadynamic recrystallization. The experimental results show that the grain of the metadynamic recrystallization could be refined with the increase of the strain rate and the decrease of the deformation temperature during hot compression. The occurrence of the metadynamic recrystallization during the hot deformation is more difficult in as-cast 42CrMo steel than in forged 42CrMo steel. The research can provide the foundation for the further research of the hot deformation behaviors of the as-cast structure and theoretical support for the new ring casting-rolling compound process. 展开更多
关键词 metadynamic recrystallization as-cast 42CrMo steel deformation parameters grain size
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Technology and Experiments of 42CrMo Bearing Ring Forming Based on Casting Ring Blank 被引量:17
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作者 LI Yongtang JU Li +3 位作者 qi huiping ZHANG Feng CHEN Guozhen WANG Mingli 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第2期418-427,共10页
Bearing ring is the crucial component of bearing. With regard to such problems as material waste, low efficiency and high energy consumption in current process of producing large bearing ring, a new process named "ca... Bearing ring is the crucial component of bearing. With regard to such problems as material waste, low efficiency and high energy consumption in current process of producing large bearing ring, a new process named "casting-rolling compound forming technology" is researched by taking the typical 42CrMo slew bearing as object. Through theoretical analysis, the design criteria of the main casting-rolling forming parameters are put forward at first. Then the constitutive relationship model of as-cast 42CrMo steel and its mathematical model of dynamic recrystallization are obtained according to the results of the hot compression experiment. By a coupled thermal-mechanical finite element model for radial-axial rolling of bearing ring, the fraction of dynamic recrystallization is calculated and recrystallized grains size are predicated. Meanwhile, the effects of the initial rolling temperature and feed rate of idle roll on material microstructure evolution are analyzed. Finally, the industrial rolling experiment is designed and performed, based on the simulation results. In addition, mechanical and metallographic tests are conducted on rolled bearing ring to get the mechanical parameters and metallographic structure. The experimental data and results show that the mechanical properties of bearing ring produced by casting-rolling compound forming technology are up to industrial standard, and a qualified bearing ring can be successfully formed by employing this new technology. Through the study, a process of forming large bearing ring directly by using casting ring blank is obtained, which could provide an effective theoretical guidance for manufacturing large ring parts. It also has an edge in saving material, lowering energy and improving efficiency. 展开更多
关键词 bearing ring 42CrMo casting ring blank casting-rolling compound forming microstructure evolution
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Advances in Compact Manufacturing for Shape and Performance Controllability of Large-scale Components-A Review 被引量:4
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作者 qiN Fangcheng LI Yongtang +1 位作者 qi huiping JU Li 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期7-21,共15页
Research on compact manufacturing technology for shape and performance controllability of metallic components can reanze the simplification and high-reliability of manufacturing process on the premise of satisfying th... Research on compact manufacturing technology for shape and performance controllability of metallic components can reanze the simplification and high-reliability of manufacturing process on the premise of satisfying the requirement of macro/micro-structure. It is not only the key paths in improving performance, saving material and energy, and green manufacturing of components used in major equipments, but also the challenging subjects in frontiers of advanced plastic forming. To provide a novel horizon for the manufacturing in the critical components is significant. Focused on the high-performance large-scale components such as bearing rings, flanges, railway wheels, thick-walled pipes, etc, the conventional processes and their developing situations are summarized. The existing problems including multi-pass heating, wasting material and energy, high cost and high-emission are discussed, and the present study unable to meet the manufacturing in high-quality components is also pointed out. Thus, the new techniques related to casting-rolling compound precise forming of rings, compact manufacturing for duplex-metal composite rings, compact manufacturing for railway wheels, and casting-extruding continuous forming of thick-walled pipes are introduced in detail, respectively. The corresponding research contents, such as casting ring blank, hot ring rolling, near solid-state pressure forming, hot extruding, are elaborated. Some findings in through-thickness microstructure evolution and mechanical properties are also presented. The components produced by the new techniques are mainly characterized by fine and homogeneous grains. Moreover, the possible directions for fin'ther development of those techniques are suggested. Finally, the key scientific problems are first proposed. All of these results and conclusions have reference value and guiding significance for the integrated control of shape and performance in advanced compact manufacturing. 展开更多
关键词 compact manufacturing shape and performance controllability HIGH-PERFORMANCE ring parts thick-walled pipes
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双金属复合构件离心铸造技术 被引量:2
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作者 王于金 秦芳诚 +3 位作者 齐会萍 李永堂 亓海全 孟征兵 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期174-182,共9页
轧辊、无缝管和环类零件等是核电火电、石油化工和大型轧机等高端装备的关键基础构件,具有承载、连接和传动等作用,品种多、用量大、用途广。单一金属材料轧辊、无缝管和环件在性能上越来越难以满足重大装备在极端严酷环境下的服役性能... 轧辊、无缝管和环类零件等是核电火电、石油化工和大型轧机等高端装备的关键基础构件,具有承载、连接和传动等作用,品种多、用量大、用途广。单一金属材料轧辊、无缝管和环件在性能上越来越难以满足重大装备在极端严酷环境下的服役性能要求,如在高磨损、高腐蚀环境下不仅需要考虑构件材料本身的力学性能,还必须采用抗磨损、抗腐蚀合金提高构件的力学性能和延长其使用寿命。因此,将具有不同性质的两种材料复合在一起组成双金属复合构件,可以实现两种单一金属组元性能的优势互补。单侧性能要求较高时,双金属构件可以取代稀有、贵重金属,在深空探测、风电、石化和远洋船舶等领域应用广泛。由于双金属材料成分、结构和性能的差异,其复合界面形态与结合特点是该类构件制造的关键。经过多年的研究与发展,已实现了复合辊、复合管等双金属复合构件离心铸造技术生产。双金属复合辊为外层卧式离心铸造、内层重力填充铸造,双金属复合管内、外层均为典型的卧式离心铸造,双金属结合界面形态受外层浇注温度、内外层浇注间隔时间和铸型转速的影响,结合层厚度的影响因素主要为浇注温度和凝固方法,复合构件性能主要取决于结合界面的性能;在复合辊和复合管离心铸造过程中,加以电磁控制和多元合金变质处理,以及离心铸造复合后进行阶梯热处理,均能够改善结合界面形态与成分分布均匀性,从而提高其结合性能,离心铸造复合成形机理主要为冶金结合。本文综述双金属复合构件离心铸造技术的研究现状,以典型双金属复合辊和复合管为研究对象,分析其离心铸造工艺特点与成形规律,探讨工艺参数对结合界面和结合性能的影响规律,揭示离心铸造过程中的组织演变机理,指出双金属构件离心铸造中存在的问题。结合盘状类环形零件的特点,展望双金属离心铸造复合构件的发展趋势与重点研究内容。 展开更多
关键词 双金属构件 离心铸造 复合管 结合界面
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双金属复合环形构件制造技术研究进展 被引量:5
15
作者 裴蒙蒙 齐会萍 +1 位作者 秦芳诚 李永堂 《铸造技术》 CAS 2021年第1期53-60,共8页
环形构件作为关键连接、传动和回转支承基础件,品种多、用量大、用途广。在深空探测、石化和风电等极端严酷环境应用场合,对环件内层和外层性能均提出了不同要求,使得单一金属环件在性能上越来越难以满足实际使用性能的要求。双金属复... 环形构件作为关键连接、传动和回转支承基础件,品种多、用量大、用途广。在深空探测、石化和风电等极端严酷环境应用场合,对环件内层和外层性能均提出了不同要求,使得单一金属环件在性能上越来越难以满足实际使用性能的要求。双金属复合环形环件可以同时兼具两种单一金属材料的优点,最大限度地实现其性能的优势互补,从而提高环件的使役性能和可靠性。综述了现有双金属复合环形构件制造技术研究现状,根据复合环件界面结合机制的不同,着重阐述了滚压、胀接、拉拔复合等机械结合法和离心铸造复合等冶金结合法的结合规律与特点,指出了现有制造技术的局限性和存在的问题,在离心铸造复合法的基础上提出了基于离心铸坯的双金属复合环件短流程制造技术,总结了新技术的特点、研究内容和发展趋势。 展开更多
关键词 双金属环件离心铸造 铸辗复合成形 机械结合 结合界面
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环坯壁厚对铸辗连续成形的高温出模铸坯裂纹的影响
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作者 武永红 齐会萍 +1 位作者 李永堂 常耀东 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期813-821,共9页
环件的短流程铸辗连续成形工艺中,高温出模环坯容易在表面和边角部产生裂纹。利用Procast模拟,探讨了42CrMo离心铸造环坯壁厚对裂纹形成的影响,提出了抑制裂纹的措施。结果表明:环坯出模时温度分布不均匀、与环境温差大,导致热应力应变... 环件的短流程铸辗连续成形工艺中,高温出模环坯容易在表面和边角部产生裂纹。利用Procast模拟,探讨了42CrMo离心铸造环坯壁厚对裂纹形成的影响,提出了抑制裂纹的措施。结果表明:环坯出模时温度分布不均匀、与环境温差大,导致热应力应变大,是裂纹形成的主要原因。为避免裂纹形成,宜选用外径与内径比为1.5左右壁厚的环坯。采用金属型内壁覆砂,设计模具为圆角,可降低高温环坯局部应力集中,减小裂纹敏感性。研究结果可为新工艺实现提供重要理论指导。 展开更多
关键词 42CrMo合金 离心铸造 环坯壁厚 热力耦合 裂纹控制
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Q345/40Cr钢双金属环件的热处理工艺及组织性能 被引量:1
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作者 常耀东 齐会萍 +2 位作者 贾燕龙 李永堂 武永红 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期195-202,共8页
对热辗扩Q345钢/40Cr钢双金属环件进行860~950℃淬火和520~610℃回火处理,并对热处理后的组织和性能进行了观察、分析和测试。双金属环件在890℃淬火后,进行不同温度回火,测试其力学性能。结果表明,淬火后晶粒细化,随着淬火温度的升高,... 对热辗扩Q345钢/40Cr钢双金属环件进行860~950℃淬火和520~610℃回火处理,并对热处理后的组织和性能进行了观察、分析和测试。双金属环件在890℃淬火后,进行不同温度回火,测试其力学性能。结果表明,淬火后晶粒细化,随着淬火温度的升高,晶粒变大。40Cr钢硬度先下降后升高,Q345钢硬度稍微下降,结合层靠近40Cr钢一侧硬度先下降后升高,靠近Q345钢一侧硬度下降。在860℃淬火时,40Cr钢一侧合金元素未完全溶解,在890℃淬火效果最佳。随着回火温度的升高,双金属环件的抗拉强度和硬度下降;40Cr钢的伸长率提高,Q345钢和结合层的伸长率先升高后降低;双金属环件的冲击性能提高。结合层断口在Q345钢一侧。双金属环件在890℃淬火、550℃回火后综合性能最好,可以满足实际使用要求。 展开更多
关键词 双金属环件 淬火温度 回火温度 显微组织 力学性能
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铸态42CrMo钢高温拉伸变形中工艺参数和动态再结晶对空洞演化的影响及微观损伤机理分析
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作者 陈园园 齐会萍 +1 位作者 李永堂 刘慧玲 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期243-252,共10页
用热模拟实验机对铸态42CrMo钢进行高温拉伸实验,分析了断口及断口附近的微观组织、空洞演化与温度、应变速率及应变之间的关系,探讨了工艺参数和动态再结晶行为对空洞演化的影响,研究了铸态42CrMo钢的微观损伤机理。结果表明:铸态42CrM... 用热模拟实验机对铸态42CrMo钢进行高温拉伸实验,分析了断口及断口附近的微观组织、空洞演化与温度、应变速率及应变之间的关系,探讨了工艺参数和动态再结晶行为对空洞演化的影响,研究了铸态42CrMo钢的微观损伤机理。结果表明:铸态42CrMo钢的变形温度控制在1423~1473 K,并控制应变速率和应变,可以抑制高温拉伸变形中的空洞萌生、长大和聚集;发生动态再结晶行为时,微空洞不易形核和长大,空洞之间聚集的间距减小,增加了断裂应变;铸态42CrMo钢高温拉伸变形过程中,氧化硅、硫化锰、氧化铝和氧化钙等夹杂物的脱落或破裂导致空洞形核,且马氏体晶粒之间也可形核。 展开更多
关键词 铸态42CrMo钢 动态再结晶 断口组织 空洞演化 夹杂物
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40Cr/Q345B双金属热压缩组织演变与界面结合机制 被引量:3
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作者 杨超 秦芳诚 +3 位作者 齐会萍 李永堂 亓海全 孟征兵 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期208-215,共8页
对40Cr/Q345B双金属材料在变形温度为1000、1050、1100和1150℃,变形前保温时间为30和60 min,压下量为50%、65%和80%的条件下进行热压缩复合实验,研究其界面结合行为。借助光学显微镜和能谱仪,研究界面的组织演变及元素扩散规律,利用显... 对40Cr/Q345B双金属材料在变形温度为1000、1050、1100和1150℃,变形前保温时间为30和60 min,压下量为50%、65%和80%的条件下进行热压缩复合实验,研究其界面结合行为。借助光学显微镜和能谱仪,研究界面的组织演变及元素扩散规律,利用显微硬度仪分析界面处的显微硬度分布,揭示双金属界面的结合机理。结果表明:在变形温度为1000~1150℃时,变形温度升高有利于40Cr/Q345B双金属的界面结合;压下量从50%增加至65%,促进了界面结合,但压下量为80%时,过高的变形量会影响界面两侧基体的协调性能,从而降低界面的结合强度;此外,变形前保温时间为30 min,有利于界面结合。随着保温时间的增加,基体的晶粒尺寸变大、显微硬度降低,界面处的显微硬度最低,为150 HV;随变形温度的升高,界面处的显微硬度提高,最高为185 HV。40Cr/Q345B双金属热压缩过程中的元素扩散以Cr为主,在变形前保温时间为30 min、变形温度为1150℃下,压下量为50%时的扩散距离约为3.7μm,其结合机制主要为冶金结合。 展开更多
关键词 40Cr/Q345B双金属 热压缩 界面 元素扩散 结合机制
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浅L形环件对轧成形工艺
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作者 齐会萍 庞晓龙 +1 位作者 李永堂 兰鹏伟 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期72-78,共7页
针对浅L形环件热辗扩成形受力不平衡、难以成形的问题,分析了浅L形环件热辗扩成形的受力情况,提出了一种适合于浅L形大型环件的辗扩工艺,并对该工艺进行了理论分析和实验研究。对常用于风电法兰的Q345E钢材进行了热力模拟实验,研究了其... 针对浅L形环件热辗扩成形受力不平衡、难以成形的问题,分析了浅L形环件热辗扩成形的受力情况,提出了一种适合于浅L形大型环件的辗扩工艺,并对该工艺进行了理论分析和实验研究。对常用于风电法兰的Q345E钢材进行了热力模拟实验,研究了其热力学行为,获得了其高温应力-应变曲线。根据理论分析和热力模拟实验,设计了辗扩方案,并进行了辗扩实验研究。研究结果表明,用该方法辗扩成形浅L形异形环件,辗扩过程可平稳进行,并获得了椭圆度小、尺寸精度高的环件。经力学性能实验验证,辗扩的浅L形异形环件完全满足产品标准要求。 展开更多
关键词 浅L形环件 对轧热辗扩工艺 热力学行为 冲击韧性 风电法兰
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