GH4169合金塑性加工成形与组织调控方法综述

针对高温合金零部件的精密成形制造由于工艺复杂、成形效率和精度低,其微观组织、力学性能及成形精度难以协同控制的问题,采用组织调控和成形工艺优化作为实现高温合金零部件成形成性一体化制造的有效手段。作为一种高温稳定相,δ相常出现于塑性变形及热处理过程中,其析出量与形貌影响合金的微观组织及力学性能。因为零件结构及服役条件的差异,所要求的组织、性能和采取的制备工艺也不尽相同。介绍了环类、盘类及叶片类3类典型的GH4169合金零件的塑性加工技术,同时引出δ相在其中起到的作用,继而对δ相的析出、球化和溶解等演化行为及其对合金变形行为和力学性能的影响进行了阐述与总结。

贾口枢纽拦河闸除险加固工程方案设计

贾口枢纽拦河闸工程运行多年,损坏严重,其现状难以承担城乡生活和国民经济发展所赋予的繁重供水任务,加固改造是唯一可行的措施。为消除工程存在安全问题,恢复蓄水、灌溉功能,同时发挥交通、生态景观等综合效益,文章从除险加固方案、主要建筑物布置、拦河闸水力计算及结构稳定计算等方面对其进行了详细的说明。经论证,选择原闸址拆除改建方案是合适的,新建的水闸枢纽布局满足紧凑合理、协调美观的要求。同时,工程过流能力、消能防冲、结构稳定等均满足规范要求。文章结合工程特点制定方案,对拦河闸工程的除险加固设计提供了一定的参考。

微量稀土La对无氧铜带材高温烧结后组织及性能的影响

无氧铜带材作为制备均热板壳体的首选材料,虽具有优良的导热性能,但热稳定性较差,如何提升其高温组织稳定性成为当前的研究热点。本文利用原位高温金相、EBSD、TEM等方法研究了La对无氧铜高温烧结后组织及性能的影响。结果表明:添加适量La可显著细化高温烧结态的晶粒尺寸;其中,当La含量为64×10-6时,细化效果最佳,平均晶粒尺寸为60.8μm,而无稀土La时为505.3μm;加入La后显著弱化了烧结态铜基体中Cube织构组分,形成强度较均匀的Cube织构、Y型织构和{110}〈223〉织构组分;此外,La在无氧铜基体中形成球状第二相粒子钉扎在晶界处,吸附铜中O、P等杂质元素,起到净化基体的效果。La添加量为64×10-6时,高温烧结态无氧铜带材抗拉强度和导电率分别提高25.9%和3.2%。

锡磷青铜水平连铸坯凝固组织的数值模拟

水平连铸是锡磷青铜板坯生产的主要方式,凝固过程在结晶器内部进行,故凝固过程一直是“黑匣子”,为探索水平连铸工艺参数变化对铸坯凝固行为的影响规律,建立冷却参数与铸坯宏观组织之间的内在关系,本文对水平连铸锡磷青铜合金凝固过程中的晶粒生长进行准确建模并分析,研究牵引机拉速对铸坯温度场和凝固组织的影响。结果表明:铸坯出口温度随牵引机拉速增加而线性增加;提高牵引机拉速会使凝固位置外移、糊状区宽度增加、液穴深度增加,晶粒生长方向与牵引方向的夹角增大,心部等轴晶数目增加以及晶粒平均尺寸减小。

激光热处理对T74态7B04铝合金板材性能的影响

为了探究T74态7B04铝合金经过激光热处理后的性能变化,对1.5 mm厚T74态7B04铝合金板材进行了不同温度下的激光热处理,并对激光热处理后的T74态7B04铝合金试件进行了单向拉伸试验和断口形貌观测。试验结果表明:与原始T74态7B04铝合金相比,激光热处理后T74态7B04铝合金断后伸长率显著提高且强度下降较小。当激光热处理功率为884 W,对应热处理温度为540℃时,T74态7B04铝合金试件的断后伸长率提高了110.91%,抗拉强度和屈服强度分别下降了11.48%和5.9%;断口观测结果表明激光热处理后的材料韧窝增多且加深,且激光热处理前后均属于韧性断裂,与单向拉伸试验结果一致,说明激光热处理在有效增强T74态7B04铝合金的塑性的同时,使得合金的强度有所保持。

TP2铜管拉拔成形过程组织演变规律

为了研究铜管材游动芯头拉拔成形过程中组织结构及力学性能变化规律,采用OM和EBSD等试验方法对不同拉拔变形量的TP2管材进行分析。结果表明:经过拉拔变形后,晶粒沿着拉拔方向伸长形成纤维组织,管材显微硬度增加且轴向硬度值较高;经过第三道次拉拔变形量达到75%,晶粒沿轴向长度为80～100μm,宽度为8～10μm;经过拉拔变形,管材内部织构发生转变,随着变形量的提高,由原始轧制态{001}?110?、{111}?110?织构逐渐发生转动,经过三个道次后变为{110}?100?、{110}?111?织构。

LY12铝合金板材本构模型的构建及验证应用

通过单向拉伸实验测定了LY12铝合金与轧制方向呈0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°方向的拉伸力学性能。基于拉伸实验所得数据,通过超静定方程组优化求解了Hill48与Barlat89各向异性屈服准则的未知参数,并对比了二者对材料屈服行为的预测精度。此外,使用修正的Voce硬化模型,准确地描述了LY12铝合金的宏观硬化行为。结合板材拉深实验,进行了有限元模拟,将实验结果与模拟结果的筒壁高度和壁厚分布进行对比分析,验证了所建模型的准确性。结果表明,Hill48屈服准则对LY12铝合金的各向异性行为预测更为准确,而修正的Voce硬化模型能够精确地描述LY12铝合金的硬化规律。

电磁搅拌频率对Cu-2Ag-0.04La合金组织及性能的影响

采用真空连铸和电磁搅拌制备了直径15 mm的Cu-2%Ag-0.04%La合金棒坯,通过光学显微镜和力学拉伸试验研究了电磁搅拌频率对合金凝固组织、力学性能的影响。研究表明,随着搅拌频率的增加,枝晶尺寸逐渐增大。Cu-2%Ag-0.04%La合金的硬度和抗拉强度随着搅拌频率的增加而降低,与频率为10 Hz的合金相比,抗拉强度降低8.5%,硬度降低7.4%。性能变化主要与横截面方向枝晶的数量和形貌有关。

GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变

为研究GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变规律,采用金相显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)对30%,50%两种断面收缩率下GH4169合金楔横轧件表层与心部的微观组织、晶体取向及织构进行分析。结果表明:GH4169合金楔横轧加工过程中,随着动态再结晶的发生,晶体取向逐渐变得随机化分布;轧制表层大角度晶界数量较轧件心部多,轧件表层织构强度变化不大,心部织构强度明显增强;经过楔横轧变形后织构发生转动,原始态织构类型为{001}〈110〉,{111}〈110〉,{111}〈011〉,轧制后主要织构类型为{001}〈010〉,{112}〈110〉,{110}〈111〉,{110}〈112〉;GH4169合金楔横轧件动态再结晶及织构演变规律是由楔横轧特殊变形特点决定的。

不同屈服准则对热轧结构钢各向异性行为预测精度对比

实验测试了酸洗汽车结构钢QSt E系列热轧钢板不同方向(与轧向分别成0°、45°和90°)的单向拉伸力学性能,获得了其各向异性屈服行为。依据Hill48、Hill90和Barlat89各向异性屈服准则及其参数计算方法,分别建立了QSt E系列钢种的各向异性屈服模型,并将模型预测的不同方向屈服应力及r值与实验结果进行对比分析。结果表明,经优化后的参数求解方法可很好的同时预测单向屈服应力和r值。在r值的预测能力上,不论r值呈抛物线型变化还是单调递增变化,Hill48屈服准则均能很好的预测,Hill90屈服准则仅能很好的预测单调递增变化的情况,而Barlat89屈服准则对两种情况下的预测能力均较弱。

汽车发动机用铸造铝合金热压缩变形行为及唯象本构方程

为研究发动机缸盖和缸体用两种铸造铝合金材料在高温下的塑性变形行为,采用Gleeble-3800热/力模拟试验机进行等温热压缩实验,获得了两种材料在变形温度为室温~250℃、应变速率为0.01~1 s^-1条件下的流动应力曲线。结果表明,用于缸盖和缸体的两种铝合金材料均为温度敏感性材料,但对应变速率不敏感。基于流动应力曲线,提出一种建立材料高温塑性成形过程的唯象本构关系的方法,以更准确地预测实验材料高温塑性变形过程中的热变形行为。建立的铝合金热变形本构方程可为后续疲劳寿命预测提供可靠的材料模型。

局部热处理提高铝合金复杂零件成形性的模拟研究

通过单向拉伸试验获得5250铝合金原始H112态和短时热处理板材的真实应力-应变曲线。采用有限元模拟方法探讨了局部热处理板材在铝合金复杂零件成形中的应用,系统研究了不同局部热处理方案对铝合金复杂口框零件成形性的影响,并分析了零件成形能力提高的机理。模拟结果表明,采用原始硬态板材成形口框零件时,局部减薄严重,破裂多发生在平面应变变形区;合适的局部热处理方案可显著提高口框零件的成形能力,局部热处理引起的材料局部软化可显著提高5250铝合金局部成形性,同时软硬材料的梯度分布可使原始破裂位置的应变路径由平面应变转变为双拉状态,进一步提高零件的成形能力。

TC4钛合金激光熔覆熔池凝固传热研究

基于有限元法对单道单层激光熔池的凝固过程进行数值模拟,得到熔覆过程中激光熔池的温度场分布及温度梯度分布等数据信息,结合测温实验,分析了激光熔池在凝固过程中的热行为,阐述了激光工艺参数对熔池凝固传热过程的影响。结果表明:在激光单道熔覆过程中,熔池前端热量集中、熔深较大,尾部热量传递迅速、熔深较小。温度梯度在熔池前端最大值变化范围是3.04～3.89×10~6℃/m^(-1)。激光功率对熔池热传递的影响效应大于扫描速度影响效应的规律。模拟和实验结果吻合。

动态碳配分对先进高强钢组织与力学性能的影响

目的为了使钢表现出更好的吸能特性,以具有较高的强度以及较好的塑性。方法提出了一种新型一步法成形碳配分一体化工艺,即热冲压-动态碳配分(HS-DP)工艺。所提出的HS-DP工艺采用盐浴热处理的方式进行物理模拟。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验等方法,研究了新工艺中的冷却速率对低碳先进高强钢的微观组织和力学性能的影响。针对冷却速率对残余奥氏体含量的影响进行了分析,重点研究了残留奥氏体的体积分数和碳含量对钢伸长率的影响。结果经过HS-DP工艺处理的钢显微组织主要由初始淬火态马氏体相、最终淬火态马氏体相和残余奥氏体相共存组成。结论实验钢表现出优异性能,说明了热冲压动态碳配分工艺前景广阔。

Annealing twin mechanism for 304 stainless steel solution treatment process

The texture evolution,twin crystallographic nature and grain orientation variation during the solution heat treatment process of the 304 stainless steel pipe were studied.It was found that after the solution heat treatment,the texture type clearly changed,and the texture strength was greatly increased.During the solution heat treatment process,grain boundaries migrated along the orientation available for grain growth,giving rise to abnormal growth of some grains through merging with the adjacent small grains.After the solution heat treatment,more<111>60°twins formed in the microstructures of the 304 stainless steel pipe,and the fraction of the twin boundaries showed a pronounced increase.Analysis of the twin crystallographic nature of the FCC crystals showed that four kinds of twin variants can be formed within austenite parent grains,and twelve kinds of misorientations can be formed between the austenite parent grains and the secondary twins.