SA-765 Gr.Ⅱ钢的热变形行为及再结晶临界应变模型

采用Gleeble-1500D型热模拟实验机进行SA-765 Gr.Ⅱ钢等温热压缩实验,压缩变形温度分别为1000、1050、1100、1150和1200℃,应变速率分别为0.005、0.01和1 s^(-1),最大压缩变形量为50%。基于热压缩变形过程的真应力-真应变数据,采用加工硬化率法和三次多项式拟合,求得不同变形条件下SA-765 Gr.Ⅱ钢的临界应力与临界应变,建立了关联Zener-Hollomon参数的动态再结晶临界应变模型。结果表明:变形温度和应变速率会极大地影响SA-765 Gr.Ⅱ钢的动态再结晶机制的启动,动态再结晶临界应变与变形温度成反比,与应变速率成正比。动态再结晶临界应变模型为:ε_(c)=0.201035Z^(0.000402),依据模型计算得到的临界应变预测值与实验值之间的相关系数达到了0.9765。

用65 t模铸锭锻造9Cr2Mo辊轴的研制

采用重达65 t模铸锭,经合理策划冶炼、锻造、热处理工艺,成功研制9Cr2Mo辊轴锻件。冶炼优化浇注过程参数;锻造增加高温扩散,减小偏析,锻造过程压实锻透;热处理调质球化保证回火时间充足。锻件探伤合格,组织和硬度均满足技术要求。

三维热加工图的GCr15钢可成形性分析

为了研究GCr15轴承钢温热成形范围的可成形性,在温热成形温度范围基础上,将温度的研究范围进行扩大。采用Gleeble^(-1)500D型热-力模拟试验机对GCr15轴承钢进行热压缩试验,试验参数范围为温度600~1050℃、应变速率0.01~5 s^(-1)。基于热压缩试验数据、加工图理论和动态材料模型(DMM)建立了GCr15轴承钢考虑应变影响的三维热加工图,描述了GCr15轴承钢在温热变形时应变、温度、应变速率对可成形性的影响。通过金相观察进行微观组织分析,研究了动态再结晶(DRX)的演变过程。结果表明:材料适宜加工参数范围是应变大于0.4,温度850~950℃,应变速率0.01~0.37 s^(-1)。

X12合金钢高温拉伸行为及Voce本构模型参数反求方法

为了研究X12合金钢的高温拉伸行为,在Gleeble-1500D热/力模拟试验机上进行了温度为900~1200℃、应变速率为0.01~5 s~(-1)的等温拉伸试验,分析了变形参数对该材料高温拉伸行为的影响规律。为了精确确定材料本构模型参数,提出了一种基于多岛遗传算法的反求优化方法。基于拉伸试验数据,采用提出的本构模型参数反求优化方法建立了X12合金钢Voce本构模型。结果表明,X12合金钢的高温拉伸行为呈现出典型的加工硬化和动态回复特性,其流动应力受到温度和应变速率的显著影响。模型预测值与试验值之间的相关系数、均方根误差以及相对误差分布的期望值和标准偏差分别为0.9933、6.36 MPa、0.3057和6.2998,说明采用反求优化方法得到的X12合金钢Voce本构模型能够准确地预测该材料的高温变形行为。

基于物理参数和响应面法的S280超高强度不锈钢本构模型

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在变形温度为800~1000℃、应变速率为0.001~10 s-1条件下对S280超高强度不锈钢进行了等温恒应变速率压缩实验,分析了S280超高强度不锈钢的热变形行为,计算了热变形激活能。考虑变形温度对自扩散系数和杨氏模量的影响,建立了S280超高强度不锈钢基于应变补偿的物理本构模型。以变形温度、应变速率和应变为输入变量,流动应力为响应目标,建立了S280超高强度不锈钢的响应面本构模型。结果表明,S280超高强度不锈钢为正应变速率负温度敏感型材料,其流动应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。热变形激活能对变形条件敏感,其随变形温度、应变速率和应变的增加而减小。基于应变补偿的物理本构模型具有一定的物理意义和良好的预测精度,其相关系数R和平均相对误差eAARE分别为0.971和7.8%。响应面本构模型的响应曲面和等高线图能反映变形条件之间的相互作用对流动应力的影响。建立的两个本构模型都能够用于表征S280超高强度不锈钢在热变形过程中的流动应力行为。

结构钢锻件试棒性能等效性及其与组织关系研究

目的研究相同锻造工序下结构钢等效试棒低倍组织、微观金相组织与力学性能,分析组织与性能关系,探讨等效试棒代表锻件性能的有效性,给出合理试棒锻造工序建议。方法依据等效试棒锻造规范锻制结构钢锻件等效试棒,在规定位置取样测试力学性能,切取横截面制备低倍组织试片,观测分析试棒低倍组织流线及金相组织;对比分析试棒组织与性能关系。结果不同等效试棒金相组织均为正常调质态组织,但横截面低倍组织各异,等效试棒取样力学性能同样存在差异。结论结构钢锻件等效试棒力学性能差异缘于锻造操作导致的宏观组织流线不同及变形不均,保证试棒等效性必须尽量减小不同试棒间性能不确定性,这就要求等效试棒锻造中各方向均匀变形,并在工艺执行中严格规范。

疏水改性的聚对二甲苯薄膜对聚氨酯泡沫阻湿性能的影响

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的吸湿特性导致泡沫塑化、溶胀变形,影响其服役安全性及稳定性。但目前针对这种亲水性多孔界面的阻湿研究鲜有报道。通过表面改性的方法引入阻湿层是一种非常有效的解决方法,聚对二甲苯(Parylene C)可在室温沉积条件下形成致密薄膜,具有优异的阻湿性能。在RPUF表面沉积Parylene C薄膜,然后利用全氟小分子组装进行界面疏水改性。通过一维和二维红外、低场核磁、微观形貌和元素组成等表征以及不同厚度镀膜试样吸湿曲线等分析,阐明RPUF的吸湿机理及复合涂层体系阻湿的相关规律。结果表明:当Parylene C镀膜达到一定厚度后,RPUF表面的孔缺陷会被覆盖,其阻湿性能可提高73.6%,同时全氟小分子表面疏水改性后聚氨酯泡沫表面和水分子的相互作用和吸附会被减弱,进一步降低吸湿率。揭示了RPUF吸湿机理和Parylene C薄膜界面阻湿的基本规律,有望用于解决硬质聚氨酯泡沫的长效阻湿问题。

TC4钛合金锻件锻造过程三维热力耦合有限元模拟

某钛合金零件是应用于航空工业的重要部件,在锻造过程中由于锻件头部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生。针对以上情况,本文建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,利用刚粘塑性有限元法,对锻件的变形情况进行了数值模拟,得到了变形过程中锻件的充型情况以及温度场和应力场的场量分布,并对锻造缺陷的成因进行了分析。数值模拟与锻造试验吻合较好,为生产工艺的制定提供了有效的参考。

基于Hansel-Spittel模型的45Cr4NiMoV合金热变形行为

为了准确描述45Cr4NiMoV的高温流动特性，采用Gleeble-1500D热模拟试验机对45Cr4NiMoV进行了等温压缩试验，研究45Cr4NiMoV在变形温度为750～1200℃、应变速率为0．002～5s^-1条件下的流变特性。基于Hansel—Spittel模型，建立其热变形方程，通过相关系数r对所建方程的准确性进行了分析。分析结果表明：该方程可以准确预测45Cr4NiMoV合金的热变形行为。

Mn18Cr18N护环钢多火次锻造微观组织演变及模拟

为研究多火次锻造过程微观组织演变规律,文章采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行动态、静态和亚动态再结晶试验,获得动态、静态和亚动态再结晶模型;采用热处理炉进行晶粒长大实验,得到晶粒长大模型;将模型导入有限元软件DEFORM-2D,对其进行微观组织模拟,并进行同条件的锻造试验验证。结果表明,数值模拟与试验结果吻合较好。说明该文使用的微观组织模拟系统,能够用于预测Mn18Cr18N钢护环多火次热变形的微观组织演变规律,为实际护环生产工艺优化提供参考。

In718合金高温锻造数值模拟与试验研究

利用MSC．SuperForm有限元分析软件对In718合金镦粗过程进行三维数值模拟和试验研究．分析了不同温度、摩擦和变形速率条件下等效应力-应变分布和载荷曲线。通过热模拟试验研究了In718合金不同条件下的真应力-应变曲线和微观组织。结果表明：镦粗变形分为三个变形区域，摩擦增加了变形的不均匀性和塑性变形抗力：高温锻造过程中，In718合金在基体边界上发生了动态再结晶，再结晶晶粒细小，动态再结晶进行程度随着工艺条件的不同而不同；In718合金比较合适的锻造温度为1010-1040℃之间，变形速率为0．05～0．5s^-1之间,最大变形程度可以达到70％以上。

Cr12MoV钢锻造过热过烧及对最终组织和性能影响研究

采用模拟方法．研究了Ｃｒ１２ＭｏＶ钢锻造加热过热、过烧对其随后中间球化处理及最终淬火、回火处理的组织和性能的影响。结果表明，锻造加热温度在１１６０℃以上出现过热．在１２２０℃以上出现过烧。严重过热及过烧后，中间退火及最终热处理都不能使其得到改善，一次冲击韧性、多冲疲劳寿命及抗弯强度等均严重降低．但过热及过烧对硬度却无明显影响。

大型轧辊Cr5合金钢热压缩过程微观组织演变元胞自动机模拟

为研究大型轧辊Cr5合金钢在热变形时的微观组织演变规律,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr5合金钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5 s-1条件下进行了热压缩实验。基于热压缩实验得到的数据,建立了Cr5钢的动态再结晶元胞自动机（CA）模型,并开发了相应的CA程序。利用该CA程序计算得到的流变应力曲线与实验数据较为吻合,验证了Cr5合金钢动态再结晶CA模型的准确性。通过有限元软件FORGE模拟了Cr5钢的热压缩过程,并将采集到的宏观场量导入所建立的CA程序中,以变形温度为1125℃、应变速率为0.1 s-1为例,采用该CA程序模拟了压缩试样不同变形区域的微观组织演变行为。结果表明,Cr5钢在热压缩过程中产生了明显的变形不均匀性,大变形区发生了完全动态再结晶,平均晶粒尺寸达到30.16μm,自由变形区再结晶百分数达到64%,平均晶粒尺寸为40.24μm,难变形区还未达到再结晶临界应变,仍保有初始组织,仿真结果与实际金相照片吻合。

以Zener—Hollomon参数表示的GH169合金的本构关系

根据ＧＨ１６９合金在Ｔｈｅｒｍｅｃｍａｃｓｔｏｒ—Ｚ型热加工模拟试验机上进行等温恒应变速率压缩试验数据提出一种以Ｚｅｎｅｒ—Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数（简称Ｚ—Ｈ参数）表示，从而可以直接研究该合金锻造热力参数的本构关系：其中Ｚ为Ｚ—Ｈ参数；Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３均为等效应变的函数。在绝大多数情况下，计算结果与实验数据的误差不超过７％。对ＧＨ１６９合金锻造过程用有限元法进行数值模拟时，采用本文提供的本构关系将使公式推导过程简化，计算时间大幅度减少。

汽轮机叶片材料高温变形行为及模锻参数优化

采用试验与数值模拟相结合的方法对300MW汽轮机某级动叶片材料高温变形行为及模锻参数优化进行了研究。对1Cr12Ni2W1Mo1V合金进行的高温热模拟试验表明,该材料高温压缩下的流变应力符合双曲正弦函数关系。建立了该材料的高温本构方程,充实了不锈钢的高温材料性能库;应用所建立的材料本构方程,对叶片模锻过程进行了数值模拟,正交模拟试验的结果表明,模具飞边槽桥部宽度b对模锻成形质量影响最大,依次为坯料大头过渡圆角半径r1、模具飞边槽桥部高度h和坯料小头过渡圆角半径r2;生产中采用优化的叶片尺寸及模具结构参数,使材料利用率提高了6.43%,锻打次数减少了2次,终锻件的尺寸精度有了大幅度提高。

S25073不锈钢法兰裂纹产生的原因分析及预防措施

为了查清双相不锈钢法兰在焊接后出现裂纹的原因,本文通过对法兰化学成分、金相组织、断口宏观及扫描电镜结合能谱分析,得出法兰原始裂纹是在法兰锻造热过程的扩孔工序中产生,在与封头焊接完成后,原始裂纹在焊接残余应力的作用下发生了失稳扩展直至完全裂开,造成法兰失效。双相不锈钢热变形抗力高,对锻造温度敏感,必须制定合理的锻造工艺避免裂纹产生,且成品应经过严格的外观及无损检测,合格后才能使用。

高温耐热合金Nimonic 80A锻造工艺探讨

船舶、坦克用柴油机的排气阀主要采用Nimonic 80A锻制而成。Nimonic 80A具有很高的耐热性能,在高温下强度高,变形抗力大,增加了锻造成形的难度。本文通过研究试验,提出了一套切实可行的胎模锻造成形方法。

43″汽轮机叶片材料热变形行为及制坯工艺参数优化

针对制造高质量叶片锻件的材料热变形问题,采用热模拟试验及数据回归拟合的方法建立了某43"汽轮机叶片材料的高温流变应力方程.采用所建立的方程,使用软件DEFORM3D对叶片锻造过程进行了数值模拟和正交试验分析.应力方程计算结果表明,所用材料在高温压缩下的流变应力符合双曲正弦函数关系.试验分析结果表明,凸台直径对叶片锻造质量的影响最为显著,叶根过渡处圆角与摆料位置的影响其次,叶冠过渡处圆角的影响最小,据此对锻造工艺参数进行了优化.生产实践表明:采用优化后的参数可降低载荷,使尺寸公差保持在3mm之内,从而提高了产品质量,减小了材料成本,降低了锻造次数,提高了材料利用率和生产效率,这对叶片材料及模锻件的国产化具有重要意义.

钛合金六角头螺栓头部成形过程的有限元分析

航空用螺栓的头部多样、形状复杂,通常情况下利用镦锻工艺成形。研究采用塑性成形仿真软件,针对Ti-6Al-4V六角头螺栓的头部成形过程进行了有限元模拟,对成形各阶段的应力、应变、温度变化以及材料流动情况进行了分析,同时对成形过程中的缺陷进行了预测,为工艺设计和改进提供了依据。

液态模锻和液态挤压强韧化材料的机理探析

在介绍液态模锻和液态挤压两种新工艺的基础上，给出了ＺＡ２７合金的实验数值及各种性能指标均大幅度提高的结果，并由此分析了其强韧化机理。阐明液态模锻使液态金在压力下结晶，导致材料的致密度提高，发生固溶强化和沉淀强化，液态挤压则是在压力下结晶强化的基础上对材料再进行变形强化，从而导致双重强韧化的机理。