挤压态6082铝合金热加工图及显微组织研究

用Gleeble3500热模拟试验机对挤压态6082铝合金进行等温恒应变率压缩试验,变形温度为350～500℃,应变率为0.01～7.5 s-1,获得不同变形条件下的真应力-真应变曲线,建立本构方程和热加工图,并对不同条件下显微组织进行分析.结果表明:挤压态6082铝合金为正应变率敏感材料,该材料热变形软化机制主要为动态回复,热变形失稳主要是析出相聚集导致局部流变失稳,计算得到该合金的热变形激活能为175.17 kJ/mol,安全加工区主要分布在375～500℃,0.001～0.5 s-1,随应变增加安全加工区变化很小.     

基于翘曲度阈值约束的铝合金板材热轧工艺优化与实验验证

蛇形热轧是能够保证板材中心发生充分变形、破碎铸造状态下粗大晶粒为加工组织的铝合金厚板制备关键工艺,为此研究了板材在蛇形轧制工艺过程中产生的翘曲变形及其控制问题。通过研究铝合金板材轧制的机理模型,构建铝合金板材的蛇形轧制有限元仿真模型,得到有限元仿真值与参考值、测量数据吻合较好,应力、应变的最大相对误差仅为6.92%和7.33%,而翘曲因子也只有13%左右的误差;基于有限的训练样本组合,建立等效应变和翘曲因子的耦合预测模型,得到预测值与相应仿真值的误差不超过6%;在翘曲因子不超过规定阈值的约束条件下,建立使等效应变达到最大的轧制工艺参数优化模型,通过轧件等效应变构造个体的适应度函数,提出了轧制工艺参数优化模型的遗传算法求解方法。利用该方法不仅实现了铝合金板材轧制工艺参数的合理设计与选择,而且提高了板材轧制过程的仿真计算效率。     

热轧制变形对SiC_w/Al复合材料组织与性能的影响

本实验对晶须体积含量(V_f)为14％的SiC晶须增强6061铝合金复合材料(SiC/Al)在高温下直接进行了轧制变形,最大变形量达65％。拉伸实验结果表明,轧制后材料的强度和塑性均有很大改善。在扫描电镜下观察到轧制后晶须发生了明显的取向。透射电镜分析结果表明基体中有较高密度的位错,另外还观察到了晶须折断现象。通过理论分析和实验验证,得到交叉轧制有利于变形过程中晶须的转动,从而能得到最大的轧制变形量。     

K403镍基高温合金的高温拉伸断裂行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究镍基高温合金K403在应变速率为0.01~10 s-1、温度为850~1 000℃条件下的高温拉伸变形行为,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,分析拉伸变形后的显微组织及高温断裂机制。结果表明:随应变速率的增大,合金的峰值应力和断裂应力增大,断面收缩率和断裂应变则减小;而随变形温度的升高,合金的峰值应力和断裂应力降低,断面收缩率和断裂应变增大;850℃拉伸后变形组织中存在大量的位错胞状结构,随着变形温度的升高,变形组织中的位错密度减小;拉伸断口呈枝晶组织断裂特征,随着变形温度的升高,合金断裂方式由准解理断裂向沿晶断裂转变。     

高纯钴板冷轧前后的显微组织及织构特征

为研究靶材显微组织对溅射薄膜质量的影响,对质量分数为99.99%的钴板在室温下单向轧制,利用光学显微镜(optical microscope,OM)和电子背散射衍射(EBSD)技术分析其冷轧前后显微组织和织构特征,对开发高性能超高纯钴靶材提供理论依据与试验支撑。结果表明:初始态高纯钴板晶粒形状不规则、尺寸不均匀,以密排六方相(HCP)为主;HCP相虽然有一定的织构,但取向特征不明显,且HCP相中有大量板条组织,FCC相呈现出比HCP相更随机的取向分布;冷轧变形导致板材中晶粒变形剧烈,部分晶粒沿轧制方向明显拉长,并形成大量小角度晶界及变形孪晶;在孪晶和小角度晶界的分割下,变形晶粒存在一定程度细化,形成细晶区,同时,钴板发生马氏体相变,FCC相转变为HCP相;轧制态板材中HCP相呈基面织构,而FCC相依旧呈随机的取向分布特征。     

X70管线钢热模拟变形的研究

为研究X70管线钢在高温压缩变形过程中的组织转变规律,利用Gleeble-3500型热模拟机,在应变速率为0.01~1.00 s~(-1)、变形温度为850~1 250℃的变形条件下,对X70管线钢进行单道次高温压缩变形实验,研究试验钢的动态再结晶行为。结果表明:该钢在应变速率为0.01~0.10 s~(-1)和温度为1 100~1 250℃下变形时易发生动态再结晶;考虑到晶粒细化,再结晶温度区,连轧温度应控制在1 100~1 200℃、轧制应变速率为0.10 s~(-1);非再结晶区,开轧温度应≤950℃、轧制应变速率为0.10 s~(-1)。     

某新型粉末高温合金的高温变形与动态再结晶

运用Gleeble-1500 热模拟机,对热等静压态的某新型粉末高温合金进行了形变温度在1120-1170℃和应变速率在2×10-3-2×10-1s-1下的高温变形与动态再结晶行为研究。研究表明:该合金在高温变形时应力-应变曲线上峰值应力σp与温度T和应变速率ε之间符合下式关系:Z=ε·exp(Qa/RT)=A2σpn。在一定的变形条件下,通过高温变形过程中的动态再结晶能获得细晶组织,其动态再结晶晶粒平均尺寸与Zener-Hollomon参数呈双对数线性关系。     

高铜超纯铁素体不锈钢热变形行为研究

为研究高铜超纯铁素体不锈钢(21Cr-1.5Cu)热加工过程中变形温度和应变率对热变形行为影响,在变形温度为950、1000、1050、1100、1150、1200℃,应变率为0.01、0.1、1、10 s-1条件下对其进行热变形试验.结果表明:试验钢热变形方程为ε.=5.81×1013sinh(ασ)4.6825exp(-323000/RT).热加工图中流变失稳区主要有3处:变形温度为950～1060℃,应变率为0.15～1.1 s-1;变形温度为1050～1080℃,应变率为3～10 s-1;变形温度为1130～1180℃,应变率为1～10 s-1.分析可知,变形温度为1075～1200℃,变形率为0.01～0.1 s-1最适合热加工,能耗率达40％以上,且应变量增加,失稳区增大.     

初始取向对AZ31镁合金动态力学行为和组织的影响

为研究初始取向对镁合金在高应变率下的动态变形行为,利用分离式Hopkinson压杆系统对具有不同取向的挤压态AZ31镁合金进行室温动态压缩实验,并通过金相显微镜对冲击后的显微组织进行分析。结果表明:平行于挤压方向(ED)的试样,应力-应变曲线出现屈服转折现象,随应变率的升高保持不变,对应变速率不敏感,屈服强度为50 MPa;但其显微组织变化对应变速率非常敏感,随应变率的提高,显微组织中孪晶数量减少,变形机制以孪生为主转变为以滑移和孪生两种方式为主;垂直于ED的试样,应力-应变曲线无明显的屈服现象,随应变率的提高,屈服强度小幅增大,孪晶数量增加,变形机制以非基面滑移为主向以非基面滑移和压缩孪晶的共同作用为主。     

车辆用7050铝合金多向锻造对其组织与性能的影响

车辆用7050铝合金经过4次多向锻造后变形程度逐渐增加,对其进行热处理后分别检测金相组织、硬度、室温拉伸、电导率、疲劳及透射组织。结果表明:晶粒尺寸随变形程度的增加逐渐下降,细小的亚晶不断增加,对力学性能的提升有重要作用;多向锻压道次从1增加至4,维氏硬度增加33.3HV、屈服强度增加34 MPa、抗拉强度增加37 MPa,疲劳锻压循环次数增加582万次,伸长率基本不变;变形程度使该铝合金力学性能得到较大幅度提高,且对透射组织基本没有影响。     

动态加载条件下冷轧5A06铝合金显微组织研究

以80%冷变形5A06铝合金为试验材料,利用分离式Hopkinson压杆加载装置(SHPB)进行动态冲击压缩试验,探讨高速形变响应规律,分析其动态力学行为;利用透射电子显微镜技术观察位错界面结构的变化,分析位错界面的高速形变响应。结果表明:预变形5A06铝合金在塑性变形前已发生绝热剪切行为,致使合金强度下降;初始位错界面成为高速形变过程中位错滑移的主要障碍;冲击前后,位错界面结构方向由与轧向平行演变为与轧向呈10°~20°夹角,位错界面间距由0.25μm演变为0.10~0.15μm。     

破片与冲击波联合作用下多孔泡沫铝夹芯复合材料板的防护性能

多孔泡沫铝钛合金板不仅克服了传统防护结构质量大、运输不便等缺点,还具有耐疲劳、比强度高等优点,对抗爆防护材料轻质化、高效化具有十分重要的意义。采用有限元仿真分析软件LS-DYNA,对夹芯复合材料板在冲击波与破片联合作用下的失效模式和防护性能展开了数值模拟,对比分析了不同排列方式下泡沫铝夹芯结构对背板变形程度的影响。结果表明：在40 cm爆距下,破片会先于冲击波对靶板进行作用,且破片载荷强度远大于冲击波载荷强度;当厚度方向的结构按照“1 mm厚钛合金面板+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚纤维+1 mm厚钛合金背板”排列时,背板变形位移最小,结构总内能最高,分别为13.9 mm和52.7 kJ,此工况可以更有效地降低结构整体变形程度,吸收面板变形所产生的能量。     

横向冲击载荷下泡沫铝夹芯双圆管的吸能研究

采用数值模拟的方法研究了在横向冲击载荷作用下,泡沫铝夹芯双圆管结构的变形模态与吸能性能。分析了泡沫铝夹芯双圆管结构的几何参数、芯层材料的相对密度与冲击速度对其力学行为的影响。结果表明：冲击初始时刻,夹芯双圆管的冲击端由于塑性变形而吸收了大部分能量,之后主要依靠左右两端的弯曲变形来吸收能量;横向冲击载荷作用下,泡沫铝夹芯双圆管的比吸能随着外管直径与内管壁厚的增加或者泡沫铝芯层厚度的增加而增加;而随着外管壁厚与内管直径的增加,泡沫铝夹芯双圆管的比吸能减小;冲击速度小于30 m/s时,夹芯双圆管呈上下、左右对称的变形模态;大于此速度时,呈左右对称的变形模态,夹芯双圆管的比吸能随着冲击速度的增大而增大;芯层材料的相对密度越大,夹芯双圆管结构的比吸能也越大。     

铝合金齿轮泵泵体半固态挤压成形的数值模拟研究

采用半固态挤压方法生产零部件,可以消除铸造方法产生的气孔或疏松。通过线性回归的方法建立半固态A356铝合金在570～580℃高固相率温度范围内,不同应变和应变速率下的刚粘塑性本构关系。采用商业有限元模拟软件Deform-3D对A356铝合金材料半固态挤压成形齿轮泵泵体的成形过程进行数值模拟,得到成形过程的流动速度场、有效应力应变场、压力-行程曲线等,并对其进行简要的分析,得出成形过程中的金属流动情况。     

铝-镁-铝轻质金属层状复合靶抗弹性能

为了对比铝-镁-铝三明治结构复合靶与等厚度铝合金靶的抗弹性能,研究铝-镁层状复合靶用于装甲防护的可行性,提出使用镁合金替代部分铝来降低铝合金装甲质量的方法。采用爆炸焊接法制备铝-镁-铝层状复合板,并通过实验测试和数值模拟分析其抗弹性能及机理。基于残余穿深法,对铝-镁-铝层状复合靶与AZ31镁合金靶、2024铝合金靶和铝-镁-铝层叠接触靶进行对比实验,并对枪弹侵彻不同类型靶板的过程进行数值模拟以验证实验结果,进一步研究了界面结合强度对层状复合靶板抗弹性能的影响。结果表明：在等厚度条件下,铝-镁-铝层状复合靶具有与2024铝合金靶相当的防护效果,但比2024铝合金靶减轻23%以上;界面结合强度可以提高层状复合靶的抗弹性能,具体表现为随着界面结合强度的增加,靶板通过整体变形来使抵抗弹头侵彻能力增强。     

泡沫铝夹芯拱塑性动力响应的实验研究

应用泡沫金属弹撞击加载的方式研究了固支泡沫铝夹芯拱的塑性动力行为.对夹芯拱的变形与失效模式进行了系统的分类和分析,并考察了发射弹的动量、面板厚度、泡沫芯层厚度及曲率半径对其抗撞击性能的影响.夹芯拱的变形与失效模式可分为3种形式:前面板在作用区域的压入失效和整体的大变形、芯层的压缩失效和剪切失效以及后面板的非线性大变形....     

多层泡沫铝夹芯板的抗爆性能

泡沫铝是一种具有优异吸能性能的多功能材料,多层泡沫铝和钢板组成的夹层具有良好的抗爆能力。为了研究不同密度泡沫铝排序对夹芯板抗爆能力的影响,选取相对密度分别为13%、16.7%、20.4%的三种泡沫铝组成九种不同结构的排列方式。利用LS-DYNA软件进行了爆炸过程的数值模拟,并且对部分结构进行了爆炸作用实验。结果表明,实验和数值模拟结果吻合较好。在爆炸载荷作用下,泡沫铝的变形可以分为三种模式,即弹性变形、塑性变形和胞壁断裂的致密变形;泡沫铝密度递减结构的底板横向挠度比泡沫铝密度递增结构小;并且在同样的爆炸载荷作用下,泡沫铝密度递减结构的透射波强度只有密度递增结构的31.6%;这表明泡沫铝按照密度递减的顺序排列能够提高整体结构的抗爆能力。     

载荷加载速率对碳纤维镁合金层合板层间断裂韧性的影响

分别采用镁合金和碳纤维代替工程中常用的玻璃纤维增强铝合金层合板中的铝合金和玻璃纤维,通过将单向碳纤维/环氧树脂预浸料交替层压,得到复合材料板,并用环氧树脂将复合材料板与镁合金薄板加压黏结在一起,得到碳纤维增强镁合金层合板。采用单悬臂梁测量载荷速率对碳纤维增强镁合金层合板层间断裂韧性的影响。结果表明:层间裂纹在低载荷速率时以稳定的方式扩展,而在高速率时裂纹的扩展变得不再稳定;在低速率(1~1 000 mm/min)载荷下,载荷速率对层间断裂韧性有轻微的影响;层合板在高速率载荷下的层间断裂韧性大于低速率下的层间断裂韧性。     

应力应变状态对Fe MnSi系形状记忆合金形状记忆效应的影响

借助分析计算弯曲变形下试样内部的主应力分布研究了Fe - 17Mn - 10Cr- 5Si- 4Ni合金在弯曲变形下的形变恢复特性。结果表明 ,在弯曲变形下 ,试样处于复杂的三向主应力作用状态。在小于 2 %低的弯曲变形量下 ,三向主应力中切向主应力σθ 从数值上占据主要 ,因而试样的变形主要来自于σθ 的作用结果。此时 ,变形试样内外层间存在的切向应力值差Δσθ 导致彼此间形变恢复过程的相互约束 ,从而使合金的形变恢复率不能达 10 0 %。随着弯曲变形量的增大 ,合金的变形逐渐置于三向主应力的综合作用之下 ,ε马氏体将被多取向地诱发形成且αM′的形成量越来越大 ,因而合金的形状记忆效应快速下降     

热处理对356铝合金阻尼性能影响的研究

研究了热处理对 35 6铝合金的组织和阻尼性能的影响。结果表明 ,铸态变质组织由发达α相枝晶和α +β共晶体组成 ,其中硅相 β呈块状和短条状。经过 5 35℃保温 5h后水冷的固溶化处理 ,硅相基本变成了细小圆形质点相 ,而α相枝晶宏观组织变化不明显。在 15 0～ 2 5 0℃的温度区间内进行的时效处理对硅相形态和α相的宏观组织亦没有明显影响。 35 6合金铸态试件的阻尼值较低 ,仅为 5 .5 4× 10 -4。固溶并淬火态合金阻尼为 6 .4 7× 10 -4。对合金在 15 0℃下保温 4h后空冷的退火处理 ,阻尼增至 1.11× 10 -3 ,但当时效温度过高时 ,阻尼反而下降。 35 6合金的阻尼主要是位错阻尼引起的 ,即外加交变应力作用下的位错振荡耗能