大尺寸纯钨板轧制数值模拟

钨是核聚变示范堆、散裂中子源及半导体领域中非常重要的一种难熔金属材料,通过对钨板进行轧制变形可以得到各项预期性能。本文通过DEFORM软件模拟大尺寸钨板坯料的轧制,分析轧制方式对损伤因子(损伤值)和应变的影响。结果发现,单向轧制的损伤严重区域主要分布在坯料侧面边缘处,易发生裂纹;交叉轧制对的损伤严重区域比较均匀地分布在坯料四周,由损伤累积产生韧性裂纹的倾向性小。交叉轧制板材在轧制方向的应变曲线在到达一次“最高值”后会下降到上一道次的横向应变,形成“最小值”,两次应变最大值的差值比单向轧制的小。

轧制钨板退火过程的织构衍变及性能研究

以纯度（质量分数）为99.95%的钨粉为原料,经冷等静压成形,1 800~2 300℃高温烧结制得钨烧坯,钨烧坯在1 250~1 500℃经过4道次轧制制得接近理论密度的钨板。采用电子背散射衍射（EBSD）分析退火过程中钨板织构的衍变过程,通过金相、维氏硬度和高温抗拉强度分析退火过程中钨板组织和性能的变化规律。结果表明,轧制态的钨板晶粒组织明显沿轧制方向拉长;1 150℃和1 250℃退火10 min后,织构类型没有发生明显变化,晶粒仍为拉长状态;1 350℃退火后,形变织构明显减弱,晶粒取向分布趋于随机。通过统计面积分数分析得到,1 350℃退火后钨板晶粒再结晶组织比例占65.8%。轧制钨板的显微硬度和高温抗拉强度随退火温度的升高而降低,1 150℃退火后的显微硬度和高温抗拉强度分别为430 HV和485 MPa,1 350℃退火后的显微硬度和高温抗拉强度分别为410 HV和356 MPa。

钨板轧制的轧制力模型研究

为了使钨板轧制过程中的各项轧制参数得到有效控制,对钨板轧制数学模型进行了研究。首先在Gleeble热模拟机上进行热压缩试验,研究了变形抗力与各种变形条件的关系,确定了变形抗力模型;通过550mm轧机轧制钨板时采集到的有关数据,建立了应力状态影响系数数学模型、变形区长度等模型;最终建立了550mm钨板轧机轧制力模型。利用模型计算值与实际测量参数进行了对比,结果比较满意。

钨板材加工的进展

着重介绍了我国钨板的生产历史和技术进步。从应用研究开始,通过近50 年的努力,经历了起步、发展、工业化和稳定提高4 个阶段,现已初具规模。钨板生产能够标准化,产品品种齐全,并重点开发特大、特薄、特精产品。

钨板加工技术的现状与发展

介绍了钨板材加工技术的现状和发展趋势。粉冶法已成为工业规模生产钨锭的主要方法;轧制开坯成为粉冶法钨锭的主要开坯工艺;深加工技术是把板材转变成元件、部件,甚至是设备的关键技术。发展净化技术,实施精品战略,高技术不断渗入钨板材加工技术已成为钨板加工技术的重要发展趋势。

基于DEFORM的钨板热轧的研究

钨板的热轧工艺是钨板制造过程中的首道工序,与钨板的加工质量直接相关。本文利用DEFORM软件,结合实际生产,提出三种工艺方案,并从应力应变、破坏情况等方面进行比较。结果表明:在1000℃-1500℃温度范围内,钨板热处理温度1250℃、变形率30%情况下,钨板轧制的综合条件较优。

Smart Crown轧辊轧制钨板过程有限元分析

针对传统轧制工艺轧制钨板过程中,轧辊易损坏、钨板轧废严重等现象,基于有限元分析软件,研究利用Smart Crown轧辊轴向移动轧制钨板,根据要求设计了一款Smart Crown轧辊。从辊形、应力、应变以及磨损方面,分析钨板轧制情况,发现同等轧制条件下,Smart Crown轧辊轴向移动轧制钨板的新工艺优于传统钨板轧制工艺。

高强度钨板矫直过程中辊间张力的影响分析

在高强度钨板矫直过程中,辊间张力的大小对矫直精度有重要影响。为分析这一影响,建立了高强度钨板矫直过程辊间张力模型,对辊间张力进行了计算,并进行了试验。通过分析确认,在高强度钨板矫直过程中,辊间张力普遍存在,并可基于矫直驱动扭矩计算获得。由于存在辊间张力,在高强度钨板矫直过程中,各矫直辊位置处的实际驱动扭矩分布与计算值之间有较大偏差。驱动扭矩是使高强度钨板产生反弯变形的能量来源,能量传递通过摩擦实现,如果出现打滑,将会对辊间张力产生局部影响。

CVC轧辊横移轧制钨板过程的有限元分析

针对传统轧制工艺轧制钨板过程中,轧辊易损坏、钨板轧废严重等现象,查阅国内外相关文献,基于有限元分析软件DEFORM,研究利用CVC轧辊横移轧制钨板,根据要求选择了一款CVC轧辊,并建立了有限元分析模型,从辊形、应力以及破坏方面,分析钨板轧制过程情况,发现同等轧制条件下,CVC轧辊横移轧制钨板轧制应力是传统工艺的3/4左右,对轧机的负荷较轻。结果表明:CVC轧辊横移轧制钨板的新工艺优于传统直线辊形轧辊轧制钨板的工艺。

基于小矫直辊辊距的高强度钨板辊式矫直方案研究

传统矫直机辊距参数的设计是针对普通钢板的,对于高强度钨板存在矫直力和反弯曲曲率不足等缺陷,因此提出了基于小矫直辊辊距的高强度钨板辊式矫直方案,通过有限元模拟和实验研究得出矫直辊辊距选取允许的最小值,大幅度提高了矫直效果,证明了小辊距矫直方案应用于高强度钨板的可行性。

钨板加热旋压模具设计及加热方法研究

本文主要论述纯钨板成形时模具及靠板的设计、调试 ,并对成形过程中模具及钨板的加热方法、工艺参数进行了分析。

轧制变形率对钨板晶粒尺寸与硬度的影响

为了改善现有钨板轧制中的晶粒粗大现象,提高成品率及成品性能。论文利用覬500×500二辊不可逆式轧机,高温氢气炉,采用同一轧制工艺,对中厚钨板进行轧制,研究了轧制总变形率与钨板硬度、晶粒尺寸之间的关系,得出了最佳变形率。结果表明:在总变形率为76.25%,加热温度1200℃,保温时间60min,空冷的退火条件下,钨板开始出现再结晶;当总变形率在81.83%时,钨板晶粒相对较小,硬度适中,且晶粒尺寸均匀性较高,综合性能较好。

轧制工艺对热轧钨板材组织和性能的影响

比较了一火一道,一火两道和一火三道的热轧工艺制度对钨板材质量的影响,结果表明:采用传统的一火一道工艺轧制的板材无开裂,工艺可靠,但板材纤维组织粗大,有部分再结晶组织出现,切削和磨削过程中出现掉渣现象;采用一火两道工艺轧制时,通过减少两道次轧制之间的时间,可以充分保证板材轧制温度和塑性,轧制的板材中纤维组织细小均匀,保留部分亚晶粒组织。通过适当延长板材最终退火时间可提高后续加工性能;采用一火三道次轧制时,板材加工温度明显降低,加工后出现明显的边裂,加工性能明显降低。因此,可以采用一火两道次工艺轧制磨光钨板材,从而实现加工工艺的优化。

钨粉粒度组成对钨板性能的影响

研究了钨粉粒度组成对钨坯质量、进而对钨板组织、性能(塑-脆转变温度、硬度、光刻性能)的影响。结果表明,粒度组成呈正态分布、粗细粉比例协调的钨粉其烧结坯质量高,钨板性能好。

大规格钨板轧制工艺研究

主要研究了大规格钨板的轧制工艺,通过对3种不同的轧制工艺对比选择,选用热轧开坯一火一道次、成品温轧一火两道次的轧制工艺,用高温氢气炉烧结钨板坯经550轧机热轧开坯,再经550轧机温轧,最终顺利生产出0.5 mm×600 mm×700 mm的大规格钨板。其表面质量良好,密度可以达到19.25 g/cm3,室温弯曲角大于30°。可为电子工业、化学工业、新能源材料和医学工业领域提供优异的材料。

显微组织对纯钨板铣削性能的影响

本文研究了三款不同纯钨板的显微组织,通过对各自显微组织特性入手,系统全面地分析纯钨板显微组织对铣削性能的影响。其结果表明:中间退火态的钨板较纤维态、近等轴晶态的钨板硬度适中,微观组织均匀,其硬度稳定性优于纤维态、近等轴晶态钨板。铣削测试后表面粗糙度:中间退火态(Ra0.679)<纤维态(Ra0.953)<近等轴晶态(Ra1.787);中间退火态底刃磨损面积0.154mm^(2)、近等轴晶态底刃磨损面积0.379mm^(2)、纤维态底刃磨损面积0.612mm^(2),中间退火态刀具磨损量为纤维态的25%,是近等轴晶态的40%。中间退火态的钨板具备硬度低和显微组织均匀等特性,铣削性能优异。

掺杂钨板坯轧制工艺的研究

通过制备不同掺杂剂含量的掺杂钨板坯,对比纯钨板坯,研究掺杂钨板坯在不同道次变形条件下的密度演变、组织演变情况,研究了掺杂钨板坯的轧制工艺。

25kg钨板“覆灭”记

1975年，根据周恩来总理的部署，一机部和冶金部共同承担了制造年产300万吨钢板的“一米七”轧钢设备的艰巨任务。其中的一个关键问题，是要提供大量的500A／2500V晶闸管器件，而且要求它们的性能一致，以利于串并联。这种晶闸管当时在国内尚需技术攻关，需要解决几十项技术难题和提供相应的配套新材料。其中之一是引电极的问题。硅是一种非金属，同外电路的连接都是用金属铜。铜的线膨胀系数是硅的一、二十倍。

氧化钇颗粒增强钨板在激光热负荷加载下的损伤及组织演化

采用粉末冶金技术结合轧制工艺制备不同压下量的氧化钇颗粒增强钨板,并对不同温度等温退火实验得到的不同再结晶体积分数的样品进行瞬态激光热冲击实验,研究长期稳态热负荷引起的再结晶与瞬态热冲击协同作用下的表面损伤和显微组织演化。结果表明,在瞬态热冲击的作用下,样品表面发生开裂、熔化等损伤,再结晶过程会加速裂纹变宽、熔化区域变大,降低了材料抵抗瞬态热负荷的能力。在相同功率密度下,67%轧制量的样品明显比50%轧制量样品的损伤程度低,前者具有较好的抗热冲击性;两种样品熔化区的晶粒主要由大量柱状晶组成,其柱状晶晶粒的大小与之下面的初始基体晶粒有很大关系,轧制态样品熔化区中的柱状晶晶粒较细且多,而完全再结晶样品的晶粒较粗。