Al-Mg-Si基合金方板对角拉伸临界失稳及应力应变场模拟

基于弹塑性板壳失稳理论 ,采用虚功原理和非线性弹塑性有限元方法 ,模拟了Al Mg Si基合金方板对角拉伸的皱曲特性 ,得出了方板临界失稳的物理判据和临界状态下的应力、应变场。结果表明 :UZ 和εx 急剧变化的突发点为起皱的失稳点 ,拉伸失稳的临界载荷为 7780牛顿。拉伸载荷达临界载荷前表现为面内变形 ,达临界载荷时方板发生分叉失稳。继续拉伸 ,演变成起皱带。临界状态下横向应变和横向应力的分布不均匀 ,最大值都发生在方板中心。

Al-Mg-Si基合金车门外板冲压成形过程的数值模拟

采用非线性弹塑性有限元法对Al-Mg-Si基合金车门外板冲压成形过程进行了数值模拟,分析了车门在成形过程中的应力、应变、厚度分布以及成形安全裕度的部位和规律,为Al-Mg-Si基合金车身板冲压成形工艺设计及模具设计提供了科学依据。

Al-Mg-Si基合金车身板材成形极限及数值应用

采用成形极限图(FLD)试验,运用网格应变自动测试分析系统ASAME,对Al-Mg-Si基合金车身板的成形极限进行了检测,同时,将FLD应用于有限元分析作为成形时出现破裂缺陷的判据,并分析车门外板在冲压成形过程中破裂危险部位主应变在FLD上分布。结果表明：Al- Mg-Si基合金板材的成形极限高于目前常用的AA6111铝合金车身板；拉延筋的形状和位置对成形过程的影响很大,采用双曲面法设计车门可以改善车门腹部拉深不充分引起的刚度问题。

微量Sr对Al-Mg-Si基合金板材力学性能及成形性能的影响

研究了微量Sr对Al Mg Si Cu基合金力学性能、成形性能的影响。结果表明:在所研究合金中加入Sr能够产生微合金化,改变合金的热力学平衡,使Mg、Si、Cu在合金中重新分布。当合金中Sr的质量分数为0.013%时,与不含Sr的合金相比,其力学性能、成形性能更高,且具有较好的综合性能。当合金中Sr的质量分数为0.093%时,与Sr的质量分数为0.013%的合金相比,其力学性能、成形性能下降,且综合性能较差。

关于Al-Mg-Si基合金车身板材的冲压皱曲动因数值分析

在板材生产过程中常见冲压皱曲缺陷,其直接导致了冲压废品的出现。为了避免上述缺陷的出现,本文分析了Al-Mg-Si基合金车身板材的冲压皱曲动因数值,借助有限元软件对Al-Mg-Si基合金车身板材YBT模型展开了数值模拟,同时探讨了Al-Mg-Si基合金车身板材的皱曲动因,旨在促进新型板材的广泛应用。

Al-Mg-Si基合金车身板材的研究现状与发展趋势

在制作车身板材的铝合金中,6000系铝合金由于具有强度高,塑性好,优良的耐蚀性等优点而广泛应用于汽车工业。本文主要介绍国内外6000系车身板材的研究现状及发展趋势。分析了汽车铝合金板材主要存在的问题,展望了开发高性能Al-Mg-Si基铝合金板材的研究方向。

喷丸工艺参数对718镍基合金表面性能的影响

为全面理解718镍基合金喷丸强化工艺参数的作用,用精确的三维建模对弹丸和基体进行模拟,并结合仿真分析方法考察喷丸尺寸、速度及入射角度对喷丸强化的影响。重点分析了表面粗糙度和残余应力分布,以全面展现喷丸强化的关键特征。结果表明:随弹丸直径和速度的增加,残余应力呈规律性变化,入射角度为0°~10°时对残余应力影响较小,但可轻微降低表面粗糙度。当入射角度从10°增至30°时,喷丸强化效果减弱,同时表面粗糙度增加。这为工艺参数选择提供了重要参考。通过试验验证仿真结果,进一步证实了本研究的准确性和实用性。

Waspaloy镍基合金高温流变应力及其本构模型构建

针对涡轮发动机涡轮叶片复杂应力状态下的时效变形问题,以涡轮叶片材料Waspaloy镍基合金为研究对象,开展Waspaloy镍基合金时效处理,完成时效态Waspaloy镍基合金600、700和750℃准静态高温力学拉伸试验。利用Ludwik和Hollomon经验公式预测Waspaloy镍基合金高温塑性段流变应力,引入平均误差(the mean error,E_(r))和均方根误差(root mean square error,RMSE)评价流变应力的预测准确度。结果表明,时效处理后合金的硬度得到有效提升,而其塑性性能有所降低。Waspaloy镍基合金的抗拉强度和延伸率在600~750℃区间范围内与加载温度呈负相关关系。Ludwik模型较Hollomon模型有更高的流变应力预测精度,而在高温高应变区域Ludwik模型预测流变应力仍存在较大误差。在Ludwik模型的基础上引入指数项,修正后的Ludwik模型能更好地预测Waspaloy镍基合金高温塑性段的流变应力。

Inconel 617镍基合金电弧增材制造微观组织与力学性能

电弧增材制造技术基于分散累加原理,可实现镍基高温合金复杂结构快速无模加工,是一种广受关注的先进加工技术。该研究以高温耐蚀合金Inconel 617增材制造块体为研究对象,采用OM,SEM及万能拉伸试验机等手段分析了增材制造镍基合金块体微观组织及力学性能。研究结果表明,Mo元素在柱状枝晶间偏析,促使大尺寸的Laves相沿枝晶析出。在拉伸应力下,Laves相由于脆性较高,易发生断裂,诱发裂纹萌生。由于裂纹扩展路径在不同方向拉伸时存在显著差异,导致增材制造构件沿沉积方向强度(900 MPa)显著高于垂直沉积方向强度(700 MPa)。该研究为电弧增材制造镍基合金的组织性能调控奠定了一定基础,为进一步推动电弧增材制造镍基合金构件的应用进行了有益探索。

高温模拟压水堆一回路水中枝晶取向对Inconel 182镍基合金焊接金属应力腐蚀开裂的影响

在模拟压水堆(PWR)一回路高温水中对Inconel182镍基合金焊接金属进行了应力腐蚀开裂(SCC)试验,研究了枝晶取向对其SCC行为的影响。结果表明:在320℃下模拟压水堆一回路水中,182合金LT取向试样断口上出现全面沿晶应力腐蚀裂纹扩展带,其平均裂纹扩展速率以及最大裂纹扩展速率均大于290℃下相同试样,表明在模拟压水堆一回路水中升高温度对182合金焊接金属应力腐蚀裂纹扩展有促进作用;290℃下182合金LT取向试样的平均裂纹扩展速率、最大裂纹扩展速率以及裂纹扩展区宽度占比均大于TL取向试样,表明裂纹沿LT枝晶取向更容易扩展。

基于梯度过渡的铁基合金涂层组织与性能研究

采用由材料性能模拟计算软件获得的梯度材料,通过等离子弧喷涂的方法,在F304不锈钢基体上喷涂含梯度过渡的铁基合金涂层,并与无梯度过渡涂层进行比较,分析梯度过渡对涂层组织、硬度和耐磨性的影响。结果发现,含梯度涂层与无梯度涂层均呈波浪形层状结构,由高度扁平化的变形粒子相互搭接而成。涂层粒子间呈微冶金结合,涂层与基体间、扁平粒子间及扁平层内部可观察到氧化物。涂层组织包括奥氏体、铁素体和碳化物。含梯度涂层与无梯度涂层表面硬度相近,但无梯度涂层截面硬度与基体硬度存在明显陡降台阶,而含梯度涂层截面硬度与基体硬度平缓变化,且含梯度涂层截面硬度略低于无梯度涂层截面的。含梯度涂层与无梯度涂层在400℃时磨损率相近,但在350℃时,含梯度过渡涂层磨损率低于无梯度过渡涂层的。梯度过渡是导致涂层硬度平缓变化和耐磨性提高的原因,可能与梯度层改善了涂层的组织与塑性有关,对此还需要更多的研究。

CMQL和UEV下Incone1690镍基合金切削力和温度分析

低温微量润滑(CMQL)可以使切削阶段达到更优的切削摩擦性能,提升刀具耐磨性能并获得更优减磨效果;超声椭圆振动(UEV)能够提高难加工合金的切削性能。在超声椭圆振动基础上设置低温微量润滑条件,并通过实验分析其切削效果。研究结果表明:采用UEV和CCMQL模式时,切削力与进给力降低比例依次为62.3%与75.0%,在低温微量润滑过程能够实现更低温度控制效果,有效防止工件的热软化问题。普通切削时温度都接近445℃。UEV可以获得更低温度,同时运用UEV和CMQL处理方式,温度下降了16.1%,采用UEV和CCMQL方式时,温度下降19.5%。通过降低喷嘴角度的方式,获得更低切削雾滴温度,刀尖应力出现降低实现刀具保护,促进刀具寿命延长。该研究有助于改善合金切削工艺,对提高切削质量提供了一个思路。

3D打印镍基合金GH3536化学机械抛光机理研究

目的实现无瑕疵的3D打印镍基合金GH3536超光滑镜面,揭示镍基合金GH3536在不同成分溶液下的化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)去除机理。方法采用单因素实验法通过CMP对镍基合金GH3536展开研究。采用电化学测试技术和X射线光电子能谱(X-rayPhotoelectron Spectroscopy,XPS)分析3D打印镍基合金GH3536在不同p H值、不同氧化剂浓度和不同抛光液类型下的溶解与钝化行为。结果当pH值为3~3.5、H_(2)O_(2)质量分数为10%时,可获得最优的材料去除率(MRR为20.24 nm/min)和表面粗糙度(Surface Roughness,其中Ra为0.684 nm,S_(a)为1.699 nm),CMP抛光面可达到超光滑低损伤的镜面效果。根据电化学和XPS测量结果,建立了化学反应方程,确定了去除机理,具体为:在化学机械抛光过程中,镍基合金GH3536表面首先被H_(2)O_(2)氧化成Ni、Fe等氧化物;其次,在酸性H^(+)作用下,氧化物转化为Ni^(2+)、Ni^(3+)和Fe^(3+)等多价离子;最后,多价离子会与柠檬酸发生络合反应生成较软的柠檬酸盐络合物,在CMP抛光中发生去除。结论与传统电化学加工相比,采用CMP加工的3D打印镍基合金GH3536的表面粗糙度更低,表面形貌更好,可用于对面型精度要求较高的镍基合金的超精密加工。基于电化学测试技术和XPS深度剖析的方法有效揭示了镍基合金GH3536的材料去除机理,获得了不同p H值、氧化剂浓度和不同抛光液种类对材料去除机理的影响规律。为获得新型高质量表面的3D打印合金材料提供指导意义。

GH901镍基合金阀杆弯曲控制方法

针对GH901镍基合金的难加工材料特性及细长杆结构的弯曲变形特点,通过对加工过程中的切削抗力、加工硬化、磨削粘附及弯曲变形进行工艺分析,从工件装夹、制造流程、车削参数、分段支撑及磨削方法等方面制定改进方案。经工艺试验和效果验证,有效解决了GH901材质阀杆的弯曲变形难题。

Mn/Fe比对Al-Mg-Si合金组织和性能的影响

以Al-Mg-Si合金为研究对象,采用金属型铸造研究Mn/Fe比对其组织和性能的影响。结果表明:Al-Mg-Si铸态合金组织中枝晶间存在α-Al基体和大量析出相,主要以Mg_(2)Si相为主,还存在少量的共晶Si相、AlFeSi相和Al(FeMn)Si相。随Mn/Fe比的增大,合金中的晶粒逐渐变得细小圆整,且由树枝晶向等轴晶发生转变。Mn可以促进铝合金中针状的β-AlFeSi相向骨骼状、颗粒状或块状的α-Al(FeMn)Si相的转变。当Mn/Fe比为0.5时,合金的热导率达到最大值181.08 W·m^(-1)·K^(-1)。当Mn/Fe比为1.0时,合金的晶粒尺寸最小且具有最佳的力学性能,抗拉强度、伸长率和硬度相较于Mn/Fe为0.2时分别提升17.45%、49.57%和27.48%,达到167.35 MPa、17.23%、HV 62.86。

环片硬度对金基合金导电环摩擦磨损性能的影响

通过摩擦磨损试验、寿命试验和表界面分析方法研究了不同硬度的AuAgCu合金环片与AuNi合金刷丝在大气环境下的摩擦特性和磨损形貌特征.结果表明,随着导电环环片硬度由200.4 HV提高到243.6 HV,摩擦系数显著降低,环片磨痕宽度有所减小;环片与刷丝接触部位均存在典型的黏着磨损形貌特征,刷丝磨损区域形貌不规则,但硬环的磨损区域呈现出明显的犁削状划痕形貌;硬度不同的环片与刷丝对摩产生的磨屑均为薄片状且无团聚,磨屑成分与环片金属材料成分一致.此外,通过寿命试验前、后导电环环片和刷丝的质量分析可知,环片硬度的提高可显著降低导电环环片的磨损量.可见,在一定范围内提高导电环环片硬度,可以获得较好的减摩抗磨效果,为后续电接触材料对偶摩擦副的配副提供了试验和理论依据.

TiAl基合金格栅结构预制空位拉制成形研究

为解决TiAl基合金板材制备困难、成形性能差以及难以采用传统方法制造格栅结构的问题,采用预置空位拉制成形方法制造TiAl基合金格栅结构。在烧结温度1150℃、烧结压力30 MPa、保温时间2 h条件下,通过预合金粉末热压烧结工艺制备TiAl基合金。TiAl基合金板料预制空位拉制成形温度为990℃,应变速率为0.001 s^(-1)。结果表明,随着板材变形长度增加,空位形状变化为纵向菱形→正方形→横向菱形,空位沿板材分布比较均匀,与模拟结果相符;板材最大拉应变位置由空位圆角处转移到空位交叉处,最大拉应变值为0.5。当TiAl基合金预置空位板材变形长度最大达到89 mm时,变形区伸长率为112%。

基于贝叶斯优化的Mo基合金高温强度影响分析

Mo基合金作为先进核反应堆的包壳等堆芯结构材料的候选材料,其高温抗拉强度仍是制约其在先进核反应堆领域应用的瓶颈之一。本文通过收集Mo基合金的成分及抗拉强度等数据,并对数据进行相关性分析及重要属性的筛选,采用贝叶斯优化卷积神经网络的回归模型,构建了Ti、Zr、C、N等关键成分与Mo基合金抗拉强度的关联性,获得针对Mo基合金高温抗拉强度的性能预测。结合相关性分析以及建模预测分析得出:Ti、Zr、Re、La_(2)O_(3)有利于Mo基合金高温抗拉强度的提升;N和Si不利于Mo基合金高温抗拉强度的提升。后续通过分析双元素或者三元素组合共同影响抗拉强度变化,可以得出在特定温度条件下,Mo基合金抗拉强度达到一定范围的成分设计方案。

时效时间对固溶态及冷变形态钴基合金显微组织和力学性能影响

对固溶态及冷变形态的两种钴基合金L605、L605Mo进行600℃不同时间的时效处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试等方法研究时效时间对合金显微组织与力学性能的影响,并分析了冷变形及Mo元素对时效行为的影响。结果表明:经过冷变形的合金经600℃时效后,强度、硬度提高,塑性韧性下降;而固溶态合金经时效后,力学性能变化不明显,其中,抗拉强度最高的合金为时效12 h的s25-13合金。时效初期碳化物析出及层错形成使合金强度提高,但随着时效时间的延长,冷变形形成的具有强化作用的变形带在时效过程中退化会使合金强度减小。M_(6)C含量随时效时间延长而不断增加,冷变形促进M_(23)C_(6)及M_(6)C析出使合金的时效强化效果更加显著。Mo能降低层错能,促进时效过程中M_(23)C_(6)、M_(6)C和层错的形成以及层错的交割,从而提高合金的强度。因此,添加Mo的合金经时效处理后强度、硬度均高于未添加Mo的合金。

合金粉末组合烧结成形NiAl基合金筒形构件

基于快速凝固和热压烧结工艺,设计了合金粉末组合烧结工艺以成形高性能NiAl基合金筒形构件。结果表明:NiAl基合金组合烧结界面的结合良好,界面性能优异,光滑与粗糙表面样品界面的结合性能相似。此外,NiAl基合金组合烧结界面没有孔洞、裂纹等缺陷,显示出良好的界面结合,通过界面性能测试分析验证了组合烧结方法成形高性能NiAl基合金构件的可行性。此外,基于NiAl基合金组合烧结工艺,成形出径厚比为6、外径Φ60 mm、高度60 mm的NiAl基合金筒形件,构件整体致密度均匀性良好,改进了热压烧结成形大径厚比筒形构件的致密度不均匀难题。