热变形Sm-Fe-B质量填充量对微波吸收性能的影响

热变形Sm-Fe-B具有较大的各向异性场,可以突破Snoek极限的限制,在微波频段获得较高的磁导率,表现出较好的微波吸收性能。目前热变形Sm-Fe-B磁粉的填充量对其微波吸收性能的影响尚不清楚。本文通过热压烧结和热变形的方法制备出变形量70%的热变形Sm-Fe-B,研究其在石蜡中不同质量填充量的热变形Sm-Fe-B/石蜡复合材料的微波吸收性能并分析其机理。相比于30%和50%的质量填充比,70%填充比的热变形Sm-Fe-B/石蜡复合材料具有更强的微波吸收强度,和拓宽的有效吸收带宽:样品厚度为2.83mm时,在6.8GHz下可获得最大反射损耗达一55.49dB。且样品厚度为1.33mm时,有效吸收频宽(RL≤一10.0dB)可达3.15GHz。这主要得益于优化的阻抗匹配和高浓度磁粉引发的高电导损耗、高介电损耗和磁损耗。

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法.采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.

18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为及显微组织演变

采用热模拟方法研究了18CrNiMo7-6齿轮钢在变形温度900~1150℃、应变速率0.01~5 s-1条件下的热压缩变形行为;建立了基于Arrhenius模型的全应变本构方程,采用该方程对流变应力曲线进行预测;根据动态材料模型绘制热加工图,并结合热加工图系统地研究显微组织演变特征。结果表明:试验钢的峰值应力随应变速率的增加或变形温度的降低而增大,动态回复和动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制;采用建立的全应变本构方程预测得到流变应力曲线与试验结果基本吻合,预测真应力与试验结果的相对误差小于4.715%,说明该模型可以精确地模拟18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为。试验钢的适合热加工工艺参数为变形温度1050~1150℃、应变速率0.1~1 s^(-1),此时组织为均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸在5~15μm。随着变形温度的升高或应变速率的降低,原始奥氏体晶粒不断被动态再结晶晶粒取代,且动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增大。

热变形对CLAM钢多尺度组织的影响研究

目的明确热变形对CLAM钢多尺度组织的影响规律,进而为采用形变热处理工艺获取细小弥散的析出相提供指导。方法利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)及X射线衍射(XRD)研究了CLAM钢在不同变形温度(550、650、750、850℃)和不同变形量(30%、45%、60%)下多尺度组织的变化规律。结果当变形量一致(30%)时,CLAM钢在变形温度为550℃时达到最大位错密度(2.69×10^(15)m^(–2))与最大界面长度(19910.3μm);在变形温度为750℃时,达到最小位错密度(2.53×10^(15)m^(–2));在变形温度为850℃时,达到最小界面长度(12594.3μm)。当变形温度一致(850℃)时,CLAM钢在变形量为60%时达到最小晶粒尺寸(53.24μm)、最大位错密度(4.22×10^(15)m^(–2))和最大界面长度(20657.8μm)。结论CLAM钢在热变形过程中发生了回复,并在变形温度为850℃时发生了再结晶。当变形量一致时,随着变形温度的提升,位错回复与界面迁移加速,使位错密度及界面长度逐渐降低。但是当变形温度达850℃时,受到高温淬火的影响(淬火温度与变形温度一致),位错密度出现异常增大。通过建立变形温度与位错密度的关系模型,计算出CLAM钢在850℃下因淬火畸变造成的位错增殖为(0.53±0.09)×10^(15)m^(–2)。当变形温度一致时,随着变形量的增加,加工硬化得到提高,多尺度组织得到细化,使位错密度及界面长度逐渐增大,同时再结晶的驱动力得到增加,使晶粒尺寸逐渐减小。

Ti65钛合金热变形行为及本构方程

利用WDW-100H万能试验机对Ti65钛合金进行了等温恒应变速率热压缩实验,变形温度为840~1010℃,应变速率为0.001~0.1 s^(-1),建立了应变补偿型Arrhenius本构方程和热加工图。结果表明:在840~880℃内流动应力曲线波动较大,在880℃时峰值应力与稳定后应力之间的降幅最小,为24%,对温度敏感性较大;在920~1010℃内流动应力曲线较为平稳,在920℃时峰值应力与稳定后应力之间的降幅最大,为30%,对温度敏感性较小。采用应变补偿型Arrhenius本构方程可以较好地预测Ti65钛合金在变形条件为840~1010℃和0.001~0.1 s^(-1)下流动应力的变化规律。根据相关系数R=0.994和平均相对误差e AARE=6.9%可以判断出该模型精度较高,平均应变速率敏感性指数m为0.31。在应变为1.0时建立热加工图,发现Ti65钛合金在低温高应变速率下可能会发生失稳,在低温低应变速率下会发生再结晶行为。最终得出Ti65钛合金的最佳热变形工艺参数,即温度区间为940~980℃,应变速率区间为0.01~0.001 s^(-1)。

甘蔗收获机多路阀阀芯的温升及热变形仿真分析

多路阀是甘蔗收获机械液压系统的核心元件,用于控制多个工作装置的协同作业。针对其阀口压差变化大,节流温升明显,易造成阀芯变形卡滞的问题,对多路阀阀芯进行了流固热耦合仿真研究。利用Design Model软件抽取对应流道,并建立不同开度的多路阀流场仿真模型,导入ANSYS Workbench平台进行不同工况下的流固热耦合仿真,分析对比了双U形和三角形节流槽在不同开度、不同进出口压差工况下,多路阀内部流场的流体速度、阀芯温度及变形的情况。结果表明:双U形、三角形节流槽阀芯最高温度始终在节流槽处;随着阀进出口压差增加,油液的最大流速以及两种节流槽型阀芯的最高温度和最大形变量增大,但三角节流槽型阀芯变形相对较小;随着阀口开度的增加,三角节流槽型阀芯温度及最大形变量均小于双U形节流槽阀芯;三角节流槽型阀芯的最大形变量较双U节流槽型阀芯小25.1%。为农业机械多路阀阀芯节流槽设计提供了理论依据。

316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量数值分析

针对316L不锈钢焦耳热3D打印成形中的变形问题,采用控制变量的方法,根据不同速度、不同压力和不同电流的变化,总结出不同参数的改变对316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量的影响规律。改变参数后分别截取每一组参数中每一层的第一步和最后一步变形量作为参考数据。结果表明:当电流增大时,变形量也增大;当速度减小时,变形量也随之减小;当压力增大时,变形量也增大。通过对316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量分析,可以准确、有效地总结出材料在各种情况下的变形分布情况,为其在实际生产中的应用提供依据。

含氮H13热作模具钢的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机,对含氮的H13热作模具钢开展了不同温度以及单道次的单向压缩试验,研究了其在应变速率为0.01~10 s^(-1)、变形温度为900~1250℃条件下的热变形行为,并根据高温应力-应变曲线,运用双曲正弦函数理论建立了该钢的本构模型,并根据动态材料模型确定了其在不同应变下的热加工图。结果表明:高温热压缩变形状态下,含氮H13热作模具钢的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的降低而减小,当变形温度高于1100℃,应变速率小于0.1 s^(-1)时,含氮H13热作模具钢的流变应力曲线表现为动态再结晶特征;含氮H13热作模具钢的热变形激活能为610.23 kJ/mol,适合的热加工工艺范围为1100~1250℃,应变速率0.8~10 s^(-1)。

挤压态Mg-0.5Bi-0.5Sn-0.5Ag合金的热变形行为、组织和织构演变

本文成功制备了一种新型挤压态低合金化Mg-0.5Bi-0.5Sn-0.5Ag合金(BTQ000合金)。在变形温度为400℃、应变速率为10 s^(-1)的条件下,对BTQ000合金进行热压缩实验,研究了该合金在不同应变阶段的变形机制组织和织构演变。结果表明:BTQ000合金的流变应力曲线可分为加工硬化、动态回复、稳态流变和额外应变硬化四个阶段。合金发生了明显的回复和动态再结晶,随着应变的增大,平均晶粒粒径先增大后减小,孪晶的面积分数逐渐减小,亚晶的面积分数先增后减。当应变为0.1时,亚晶的最大面积分数为76.2%,亚晶对织构类型和强度起着主导作用,而织构强度则表现出先减后增的趋势。当应变为0.4时,大量具有弥散取向的动态再结晶晶粒减少了织构的峰值强度。由此可见,亚晶和动态再结晶是影响合金织构类型和强度的主导因素。

TC18钛合金大规格棒材热变形行为研究进展

近年来,随着自由锻造装备大型化的不断发展,航空航天关键结构件用锻件的大型化需求急剧增长,大规格棒材的制备成为了科研及工业化生产的重点工作。TC18钛合金作为一类高合金化、热变形参数敏感型高强高韧钛合金,已逐步成为航空航天关键装备的核心结构材料,因此,其棒材的大型化成为了近年来研究及生产的重点方向。本文梳理了近年来TC18钛合金大规格棒材(Φ300~Φ500 mm)生产技术概况,综述了TC18钛合金热变形数值模拟的相关研究,分析铸锭熔炼、锻造成型及热处理工艺的现状,总结大规格棒材现存问题及解决方法。最后,展望原材料制备过程今后一段时间的研究重点,结合使用单位对TC18钛合金棒材的使用需求,力争在未来打通原材料和成品锻件的全流程制造工艺,实现工艺个性化设计、组织性能定量调控。

粉末冶金Mo–14Re合金热变形行为及微观组织演变

通过Gleeble 1500热模拟试验机对粉末冶金法制备的Mo–14Re合金进行了恒应变速率压缩实验,分析了变形温度(1100~1400℃)和应变速率(0.100~0.001 s-1)对流变应力及组织演变的影响,并采用双曲正弦型Arrhenius模型建立了Mo–14Re合金的本构方程。结果表明:随着变形温度升高或者应变速率降低,粉末冶金Mo–14Re合金在热变形过程的流变应力也随之减小,真应力–真应变曲线表现出明显的加工硬化和动态软化现象。动态软化行为主要归结于粉末冶金Mo–14Re合金热压缩变形处于低应变速率(0.010 s-1和0.001 s-1)或较高变形温度(>1200℃)时发生的动态再结晶,形核方式为晶界凸出形核,随着应变速率的降低或温度的升高,再结晶程度不断增加,晶粒不断长大,当温度为1400℃,应变速率为0.001 s-1时,完全再结晶完成。

热载荷下星载天线逆有限元变形重构方法

为实现星载天线结构在服役过程中的实时变形监测,针对真实分布式热载荷下的星载天线板结构,研究了基于应变监测的逆有限元变形重构方法.首先,针对星载天线板结构提出了一种基于四节点四边形逆向壳单元的变形监测方法,通过建立基于位移梯度的单元划分方法,对逆有限元单元划分进行优化,采用最小二乘误差函数构造结构应变与位移的矩阵关系.其次,建立天线板热试验系统,获取典型热载荷下的结构温度分布.然后,建立典型实验温差状态下的复合材料星载天线板结构有限元模型,获取结构表面应变和位移.最后,在典型热载荷下,验证所提变形重构方法的有效性.结果表明,变形重构的位移误差不超过0.5 mm,说明逆有限元法能够在典型热载荷下准确重构天线板变形.

C650R镍基耐热合金热变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度950~1200℃、应变速率0.001~1 s^(-1)范围内,对C650R镍基耐热合金进行了热压缩模拟试验,研究了材料在热压缩过程中的热变形行为和组织演变。结果表明,C650R合金的流变应力随真应变增加先迅速增加,到达峰值后逐渐降低,C650R合金呈现明显的动态结晶软化机制。C650R合金降低了固溶强化元素Co和Mo的含量,变形抗力较低,具有良好的热加工性能。构建了C650R合金的热加工图,结合组织观察,确定了合适的热加工区间:变形温度1060~1170℃,应变速率0.1~1 s^(-1)。

热变形处理对22Cr氧化物弥散强化钢显微组织及力学性能的影响

对热等静压制备的22Cr-ODS钢进行热变形处理。采用SEM、力学性能测试等方法研究了热变形处理对22Cr-ODS钢显微组织以及力学性能的影响。结果表明:热等静压态钢中晶粒呈现出块状特征,晶界处存在连续的条状析出相,恶化材料的性能,导致了钢的脆性断裂。而经过热变形处理之后,晶粒尺寸大幅度下降,析出相分布更加均匀弥散;钢的屈服强度、抗拉强度以及伸长率均有不同程度的提高。断裂类型有脆性断裂转变为韧性断裂,但同时断口表面存在层状裂纹,这与热变形的温度以及保温时间有关。

TP347H与Super304H耐热钢热疲劳过程的变形与开裂行为研究

基于金属板材热疲劳试验方法(HB 6660-2011),对比分析了TP347H和Super304H两种耐热钢的供货态、相同热处理条件下的固溶态和时效态试样在热疲劳过程中底部尺寸的变形行为,以及缺口部位裂纹形貌。结果表明:这3种状态Super304H钢在热疲劳试验后的变形均小于相应TP347H钢的,TP347H缺口呈现相对较大的钝化,时效态试样钝化最大,裂纹最短。缺口附近的观察结果,TP347H在缺口附近龟裂损伤程度弱于Super304H钢的,开裂方式主要为沿晶开裂,也有部分穿晶开裂。

空间可展开天线铰链热变形分析与试验验证

在轨热变形是影响空间可展开天线精度的关键因素之一,因此,空间可展开天线结构的在轨热变形分析具有十分重要的意义。随着空间探测任务要求的不断提高,铰链热变形对空间可展开天线指向精度的影响已经不可忽略。以某空间可展开天线的根部铰链和臂间铰链为研究对象,建立其有限元模型,计算铰链主弯方向和侧弯方向在温度每变化10℃时相对角度的变化。基于高低温箱和电子经纬仪构建铰链精度测试系统,开展铰链热变形试验。试验结果表明:根部铰链和臂间铰链在主弯方向和侧弯方向呈现纯结构热变形特性,仿真结果与试验分析结果基本一致,验证有限元模型和试验分析方法的正确性。根据铰链主弯和侧弯方向角度相对变化,评估热变形对铰链变形的影响。该建模和试验分析方法可为同类型空间可展开天线设计、分析和优化及类似可展开机构精度影响因素的分析提供参考。

18Cr2Ni4W钢的热变形行为及热加工图

在变形温度为850~1200℃,应变速率为0.005~0.5 s^(-1)及真应变为0.8的条件下,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对18Cr2Ni4W钢进行热压缩试验,分析其真实应力-应变曲线,基于双曲正弦函数,建立了18Cr2Ni4W钢的热变形本构方程;采用动态材料模型(DMM),建立了18Cr2Ni4W钢在真应变为0.8时的热加工图。结果表明:18Cr2Ni4W钢在热加工过程中发生了动态再结晶,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而增加;峰值应力随应变速率的降低和变形温度的升高而降低。失稳区主要集中分布于变形温度为860~950℃、应变速率为0.03~0.5 s^(-1)的范围内,其显微组织为沿变形方向拉长的带状组织,并存在局部流动性,对应的功率耗散η值较低,小于0.2;安全区的显微组织是典型动态再结晶组织,功率耗散η值较高,在0.28~0.49之间。在真应变为0.8时,18Cr2Ni4W钢最佳的热加工工艺为:变形温度为975~1050℃、应变速率为0.01~0.14 s^(-1)以及变形温度为1050~1200℃、应变速率为0.01~0.5 s^(-1)。

辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体−结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析。模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部5.30 m处温度达到最大值。在周向方向上,最靠近炉膛中心的1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2~5号水冷管表面温度成双峰状分布。水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布。未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的1号水冷管局部变形量最大为5.20 cm,π方向的最大偏移量为4.58 cm,超过相邻水冷管的间距,水冷管之间易发生碰撞。水冷管间增加固定后,水冷管发生整体变形,最大热变形量为3.28 cm,较未加固定的减小36.9%,π方向的相对偏移基本消失,水冷管之间的局部变形远小于管间距。增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞。进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量,偏移方向均为水冷管的π/2侧。

热变形对2A97铝锂合金板材组织均匀性和力学性能的影响

针对2A97铝锂合金组织不均匀导致的性能差异,通过热塑性变形来改善2A97铝锂合金的组织均匀性,并进一步提升其力学性能。采用单向压缩的方法,变形量选择30%和60%,变形温度为400℃,固溶参数为520℃、1 h,时效参数为165℃、50 h。结果显示,热变形能够显著改善2A97铝锂合金晶粒尺寸的均匀性,抑制固溶时织构的产生。60%变形量能够打碎原始组织中的大块共晶相和针状析出相,提高固溶程度,促进再结晶过程,产生大量平均晶粒尺寸为2μm的再结晶晶粒,时效后析出的T1相与θ′相尺寸较小且密集,2A97铝锂合金的极限抗拉应力达到510 MPa,相比单纯固溶时效提高了11.8%。

微量Zr添加对6082铝合金热变形再结晶组织演变的影响

为探究微量Zr合金化对6082铝合金热变形组织及其后续热处理过程中再结晶的影响,对比研究6082铝合金和含Zr的6082铝合金在不同应变速率(0.01,1 s^(-1))下的热变形行为及微取向演变,分析热处理前后晶粒组织的演变过程,进一步讨论添加Zr对6082铝合金的热变形亚晶组织和再结晶组织的调控作用。结果表明:添加Zr使6082铝合金在热变形过程中的再结晶以不连续动态再结晶为主,同时也发生了粒子激发形核(particle stimulated nucleation,PSN)机制产生的再结晶,在热变形过程中,Zr还起到了抑制再结晶的作用。微量Zr合金化后亚晶尺寸减小、位错密度增加,再结晶水平降低,且应变速率越高的试样再结晶水平越低,Zr的加入促进了6082铝合金在热变形过程中不连续动态再结晶的产生。