40Cr钢热变形行为及热加工图

为研究40Cr钢的热变形行为和热加工性能,在Gleeble1500型热模拟试验机上对40Cr钢进行了不同参数下的等温热压缩试验,建立了包含再结晶特征的40Cr钢高温流变应力模型,并绘制了其热加工图。结果表明,所建立的流动应力模型能够很好地预测40Cr钢不同热变形条件下的应力-应变曲线。观察了不同变形条件下热压缩试样的微观组织,发现失稳区域为不完全动态再结晶的“项链”组织,非失稳区域中耗散值较小区域和较大区域分别为平均晶粒尺寸为128.2和20.4μm的动态再结晶组织,验证了热加工图的可靠性。结合微观组织观察和热加工图分析,可以确定40Cr钢的最佳热加工区域为温度1050~1150℃、应变速率1~10 s^(-1)。

基于科教融合的材料类创新实验课程思政探索与实践

课程思政是落实立德树人这一教育根本任务的综合教育理念,是实现知识体系教育与思想政治教育有机统一的重要途径之一。科教融合是当今世界高等教育的一个重要理念,是高校实施素质教育的重要要求之一。该文针对哈尔滨工业大学钛合金材料设计、制备及表征的创新实验课,对基于科教融合的创新实验课程中融入思想政治教育进行探索与实践。实践结果表明,在创新实验课的建设过程中,要充分发挥授课教师的科研优势,使科教融合真正地落实到实验课程中;要将课程思政内容贯穿于创新实验的始终,从实验的具体内涵、实验的各个步骤和环节中发掘思政资源,实现创新实验课的全过程、全方位育人。

TiAl金属间化合物定向技术研究进展

TiAl合金具有低密度和良好的高温性能,被视为航空航天领域极具应用潜力的一类新型结构材料。具有柱晶/单晶组织特征的全片层结构TiAl合金展现出极为优异的高温综合力学性能。本文首先介绍了定向TiAl合金的发展背景、定向组织、力学性能各向异性等基本概念;然后,基于工作原理、关键技术、组织特征三个层面,对传统Bridgman法、光学浮区法、电磁约束以及电磁冷坩埚等定向技术进行了论述;进一步,结合最新研究成果,对定向退火制备TiAl合金的工作进行了阐述;最后,展望了TiAl合金定向技术的研究方向,指出需要从优化成分设计、组织/相变可控、大尺度定向晶稳定制备等方面发展新原理与新技术。

大型薄壁空心构件精密校形工艺研究

针对航天领域大型薄壁空心构件在连续热挤压过程中产生的不良变形问题,提出了充压镦形精密校形工艺。以具有轴向弯曲缺陷的单腔和多腔铝合金挤压件为研究对象,首先,利用有限元仿真探索了关键工艺参数对校形结果的影响,确定了校形后误差值与校形压缩量之间的变化关系。在此基础上,根据校形产品形状设计充压镦形模具,开展空心构件精密校形试验。结果表明,经充压镦形校正后的空心构件具有高度形状精度,满足生产制造标准。充压镦形技术不仅可用于单腔大型薄壁空心构件的精密校形工作,而且可适用于铝合金大尺寸异形多腔构件,有助于满足未来空心构件制造中多样化型号所带来的高效率和高精度要求。

金属雾化过程中气体流场动力学行为

利用流体动力学软件计算了喷射成形雾化室内气体的流场状态 ,分析了不同导液管出口长度对气体流动的影响。结果表明 :雾化室内气体流速随轴向和径向的位置变化而发生变化 ,距导液管出口处距离越远 ,气体速度越低。对于本文选用雾化器 ,当导液管出头长度小于 1mm时 ,导液管内气体逆流 ,会造成金属反喷。导液管出口长度大于 1mm时 ,导液管内气体向下流 ,产生对液态金属的抽吸作用 。

稀土Y在γ-TiAl基合金及其精密热成形中应用的研究进展

TiAl合金作为新型轻质高温结构材料,其熔炼及制备技术难度大、铸态组织较粗大、室温塑性较低和高温抗氧化能力的不足成为限制其应用的关键。从材料制备成形和合金成分两个角度综述稀土元素Y在TiAl基合金中应用的研究进展,总结国内外对Y_2O_3陶瓷坩埚和型壳面层在TiAl合金熔炼和精密铸造及制备成形过程中的研究进展;阐述稀土元素Y在合金中的形态与分布及其对合金铸态组织的细化及作用机理,并分析Y对合金室温力学性能和抗氧化性能的影响,对Y在TiAl基合金中的进一步研究应用提出建议。

金属材料动态再结晶模型研究现状

动态再结晶是热塑性变形过程中重要的材料软化、晶粒细化、组织控制和塑性成形能力改善方法,而材料发生动态再结晶过程形成的组织结构直接决定其综合性能,因此,长期以来动态再结晶一直是热成形过程中的研究热点。概述了动态再结晶的物理机理,介绍了位错密度模型、动力学模型和微观组织演化数值模拟,并对目前研究现状进行分析,展望其未来发展前景。

氢对金属有何作用

金属的制备和使用中易大量吸收氢元素从而导致氢脆,这是使金属构件脆化乃至断裂的原因之一。文章回顾了氢脆现象的机制和氢对金属的有害作用,并介绍了氢对金属的细化组织、净化熔体、增加塑性与促进非晶化等有益作用。合理利用氢元素可以制备更好性能和特殊性能的材料,并能改善加工性能,简化加工步骤。同时,可以利用氢气在特定金属膜中的溶解和析出,实现低纯度氢气的净化与提纯。

金属-金属间化合物叠层复合材料研究进展

金属-金属间化合物叠层复合材料既可以保留金属间化合物的高温强度,又可以继承金属在室温下的良好的塑性和韧性,逐渐成为国内外学者的研究重点。本文综述了Ti-Al系、Ni-Al系、Fe-Al系、Nb-Al系及其他常见金属-金属间化合物叠层材料的研究现状,并着重介绍了其常用制备方法,如热压复合法、爆炸焊接法、放电等离子烧结法等,分析了每种制备方法的优缺点。同时从内、外部两个方面归纳总结了金属-金属间化合物叠层材料增韧机理。最后分析了金属-金属间化合物叠层复合材料现阶段研究存在的问题,并认为Ti-Al系叠层复合材料仍将是未来研究的重点。如何进一步提升金属-金属间化合物叠层复合材料的室温塑性和韧性,深入探讨复合材料的增韧机理,优化制备工艺,是金属-金属间化合物叠层复合材料能否实现工程化应用的关键。

轨道交通用工业AA5083铝合金快速超塑性成形技术研究

采用快速超塑成形技术对高铁车辆侧壁外板进行成形试验,结果表明,其生产效率高、成本低,能够成功解决传统冲压工艺无法实现复杂空间曲面铝合金零件以及传统超塑成形工艺成形周期长、效率低的难题。通过系列试验研究,确定了热冲压工艺与超塑成形工艺相结合的快速超塑成形技术,成功使用厚度为4 mm的工业用铝合金薄板制造了圆角极小(R≤4 mm)的高铁边缘蒙皮和直壁拉深成形的大型地铁门框零件(h≈80 mm),该成形件具有尺寸精度高、壁厚分布均匀、形状稳定性高等优点,同时其力学性能满足使用要求。

Ti-Nb-Zr-Mo合金假肢关节精密铸件凝固组织与力学性能研究

采用水冷铜坩埚感应熔炼技术及陶瓷型壳铸造了人体假肢关节Ti-Nb-Zr-Mo合金精密铸件。利用光学显微镜XRD、SEM、TEM观察和分析了铸件的凝固组织。并且在25℃、0℃、-25℃、-50℃温度下测试了拉伸性能和弹性模量。结果表明,合金的凝固组织是由β+α'相组成,合金具有较高的强度,随着温度的降低合金的强度升高,伸长率降低,弹性模量保持在70 GPa左右。

金属基复合材料半固态模锻连接一体化成形技术

随着金属基复合材料工业化的应用越来越广,金属基复合材料的连接越来越受到人们的重视。尤其对于电子封装材料而言,增强体分率一般较高,而且要求其密封性和致密性,同时还要求具有良好的连接性能。针对此种情况,根据半固态工艺"固液"良好的扩散性和充填性,提出了金属基复合材料半固态模锻成形与连接一次性整体成形工艺方法,并实现近净成形,为金属基复合材料制件的制备和连接提供了一条新途径。

硼化物原位自生增强TiAl基复合材料的组织演化、热变形行为及加工工艺设计

硼元素添加造成的相转变和硼化物析出等因素会对原位TiAl基复合材料显微组织演化及热变形行为产生影响。利用等温压缩实验、扫描电子显微技术以及透射电子显微技术等研究材料的动态再结晶和动态回复机制,并计算出其表现变形激活能为691.506 k J/mol。在1100~1200℃温度区间,再结晶γ和α晶粒的形核长大分别主导α2→α相转变温度上、下的热变形行为。α相的动态回复主导材料在1250℃低应变速率下的热变形行为;同时,硼元素会提高α相含量,降低γ→α和α2→α相转变温度,进而促进加载过程中回复α相晶粒的形核长大。根据新建的本构模型,对TiAl基复合材料的变形机制和加工工艺进行详细阐述.

变形温度对TA1工业纯钛板拉压不对称性的影响

通过单向拉伸和压缩实验研究了低温、室温和高温条件下TA1工业纯钛板的屈服和硬化不对称现象。金相实验结果表明,低温条件下,真应变为0.18时,纯钛板激发大量的孪晶,且压缩条件下孪晶数量更多;EBSD测量结果表明,随着变形温度的增加,孪晶数量明显减少。单向拉伸时,有利于{112-2}压缩孪晶萌生,随着变形温度的升高,拉伸变形机制不再以孪生为主;单向压缩时,有利于{101-2}拉伸孪晶开动,在500℃下单向压缩时,仍有少量拉伸孪晶萌生,应变硬化行为显著。变形温度对拉压不对称性的影响与纯钛板孪生行为的温度敏感性密切相关。

高熔点合金半固态加工技术研究进展

半固态加工是一种综合传统铸造工艺和锻压工艺优点的近净成形技术,能有效地实现成形件控形与控性的统一。并且这种加工工艺能够实现短流程、低能耗和环保的要求,因此半固态加工工艺得到了迅速发展,在工业生产中实现了广泛的应用。近些年来,半固态加工技术在轻合金领域展开了大量的研究且成功应用于生产领域。高熔点合金由于其固液相温度较高,在进行半固态加工时仍然存在一些技术难点,因此高熔点合金的半固态加工研究相对较少。文章从高熔点合金半固态坯料(浆料)的制备,半固态成形工艺的研究和半固态成形模具的研究3个方面介绍了国内外高熔点合金半固态加工技术的研究进展。

Ni-Co-Cr基粉末高温合金动态再结晶的有限元模拟与实验研究

在应变速率为0.001~1 s^(-1),变形温度为1 020~1 110℃时,在Gleeble-3800D热模拟机上进行热挤压-退火态Ni-Co-Cr基粉末高温合金的热压缩试验,构建合金的热压缩本构关系方程,并结合Deform-3D有限元模拟和金相、电子背散射衍射(EBSD)实验方法分析合金的动态再结晶(DRX)组织演化行为。在构建的Arrhenius型本构方程的基础上,分别建立合金的动态再结晶临界应变模型、动态再结晶体积分数模型和晶粒粒径模型,模拟合金在不同变形条件下的动态再结晶组织演化行为。研究结果表明:动态再结晶是合金的主要软化机制,变形温度和应变速率对合金的热压缩变形行为有显著影响;动态再结晶体积分数分布和平均晶粒粒径分布的模拟结果与实验结果较吻合;圆柱试样在不同变形区域的应变和应变速率分布显示出明显的沿中心轴线对称性和不均匀性,其动态再结晶程度主要与不同区域应变有关;不连续动态再结晶(DDRX)是合金动态再结晶形核的主要机制。

多层金属板拉深成形研究进展

多层板拉深件由于具备优异的综合力学性能,在航空航天、汽车以及化工等领域得到了广泛的应用,近年来围绕多层板的拉深成形性能及起皱行为开展了较多的研究工作。在拉深成形性能方面重点研究了基本拉深成形工艺参数、组元金属的叠层顺序、厚度比等对多层板拉深成形性能的影响,对界面摩擦的影响则鲜有涉及。由于不同组分金属力学性能的差异,加之发生内皱(多指悬空区起皱)区域的材料在拉深成形过程中的空间位置及曲面形状均在不断发生变化,加大了多层板拉深成形起皱机理及控制的研究难度,目前在多层板拉深成形起皱方面主要还是针对外皱展开研究,对复杂曲面零件悬空区起皱机理的研究则相对较少。针对多层板拉深成形性能影响因素的研究表明,将成形性能更好的组元金属置于凸模一侧、增加多层板中成形性能更好的组元金属的厚度比、优化基本的拉深成形工艺参数均能提高多层板的拉深成形性能。针对其起皱机理的相关研究表明,组元金属的强度、变形过程中组元金属之间是否存在相互作用(厚向约束以及变形协调)等是多层板拉深成形发生失稳起皱的主要原因。研究结果为多层板的结构设计以及实际应用提供了理论指导。本文从拉深成形性能和起皱两个方面综述了近年来国内外在多层板拉深成形方面的研究现状及主要存在的问题,在此基础上提出了双层板充液拉深成形方法,通过对相关工艺参数的合理调控,可以消除薄壁曲面件悬空区起皱缺陷,获得合格试件。最后在总结现有研究存在的问题的基础上对多层板拉深成形的未来研究方向进行了展望。

合金元素对耐候熔敷金属力学及耐蚀性能的影响

采用周浸加速腐蚀试验,模拟工业大气腐蚀环境,通过组织分析、锈层微观成分及形貌分析、电化学分析等手段,研究了Ni,Cr,Cu元素对耐候熔敷金属耐蚀性能及力学性能的影响规律.结果表明,Ni元素有利于增加组织中针状铁素体含量,提高熔敷金属?40℃冲击韧性,Cr元素增加,熔敷金属?40℃冲击韧性降低.合金元素有利于提高腐蚀锈层中的α-FeOOH的含量,增加锈层致密度,提高锈层阻抗,降低自腐蚀电流密度.Cu元素有利于提高熔敷金属腐蚀初期和后期的耐蚀性能;腐蚀初期,Cr元素提高耐蚀性能的作用不如Cu和Ni,但是腐蚀后期Cr提高锈层耐蚀性能的作用明显.

异种金属板材磁脉冲连接技术研究进展

面向现代工业发展,磁脉冲连接技术作为对环境友好的室温异种材料连接技术,能满足轻量化及复合性能的需求,具有极大的发展潜力和应用前景。磁脉冲连接技术自开始发展至今,主要应用在管-管及管-棒的连接。对板材磁脉冲技术原理、适用范围、工艺参数的制定、板材在连接过程中的变形行为、连接接头的宏观和微观形貌、接头性能的评价及板材磁脉冲设备和工作线圈进行了总结和分析。在此基础之上,提出了当前板材磁脉冲连接技术需要解决的问题,并对未来板材磁脉冲技术的发展进行了展望。

中国塑性成形技术和装备30年的重大突破与进展

1994以来的30年,在国家重大需求的强劲牵引下,我国塑性成形技术与装备取得举世瞩目的巨大成就,研制出一大批世界第一的成形装备,实现了三大技术跨越,形成了规模最大的研究队伍,我国塑性成形技术总体水平进入世界先进国家行列,多个单项技术和装备达到国际领先水平。选择了其中8项最具代表性成果,并介绍其在塑性工程理论和技术上取得的重大突破以及对国家重大装备研制的突出贡献,分析了我国塑性成形技术与国际领先水平的差距。最后对我国塑性成形技术发展将呈现出的“三超两高”五大发展趋势进行了展望。