超声振动辅助塑性成形及形性预测研究进展

随着微机电系统等领域的快速发展,对零件成形精度与性能的要求日益增加。超声振动辅助塑性成形是一种典型的能场辅助塑性成形工艺,相比于传统塑性成形工艺,具有流动应力低、材料成形能力高、界面摩擦少、成形质量较好等优势,被广泛应用于难成形材料加工、微成形、复杂构件成形等塑性成形过程。然而,由于不同塑性成形工艺中金属的变形行为特性存在较大差异,对塑性成形质量与成形性能进行预测有利于实现成形过程的形性协同控制。介绍了超声振动辅助塑性成形在体积成形工艺(镦粗、挤压、拉拔等)与板料成形工艺(拉伸、拉深、渐进成形、冲压等)中的应用及发展概况,讨论了超声振动对材料塑性变形过程中宏观表现与微观演化的影响。在已有研究基础上,重点分析了超声振动辅助塑性成形过程中成形能力预测(流动应力、成形极限等方面)和成形性能预测(表面性能、力学性能、微观组织等方面)的研究进展,为金属零部件成形高质量形性调控提供理论参考,并展望了超声辅助塑性成形工艺的发展趋势。

金属变形过程的微观组织表征和多尺度建模方法

不同条件下金属材料变形过程的组织演变规律和形/相变机理是本构建模的基础,利用先进表征工具开展的研究不断深化对微观结构和宏观现象间关系的认识,多尺度计算模型的发展促进金属加工及服役过程的形/性预测精度逐渐提升。综述了近年来透射电子显微镜、扫描电子显微镜和三维X射线衍射等先进表征方法的发展及其在探究金属材料组织演变规律和形/相变机理方面的新进展,总结了分子动力学、离散位错动力学、晶体塑性有限元方法和基于内变量的宏微观耦合本构建模等不同尺度的建模方法及其在模拟金属材料变形过程中的应用,分析了多尺度计算模型的发展趋势。