高颈法兰封闭轧制微观组织演变研究

结合微观组织动态再结晶理论,建立了高颈法兰封闭轧制有限元模型。借助DEFORM-3D软件,通过云图分析研究了晶粒尺寸及再结晶的演变规律。结果表明:随着轧制的进行,再结晶体积分数的变化在径向是由外向内扩展,在轴向是从底盘向颈部扩展;法兰坯料的微观晶粒尺寸由初始119μm细化到最小值为11.3μm。研究结果对于提高轧制产品质量具有重要意义。     

环形铸坯热辗扩成形微观组织演变规律研究

建立了铸态42CrMo钢的微观组织演变模型和环件热辗扩三维刚塑性有限元模型.基于DEFORM-3D软件平台,对微观组织演变和宏观热力学行为进行了耦合模拟,研究了环形铸坯热辗扩成形过程中芯辊进给速度对动态再结晶晶粒尺寸和体积分数分布的影响规律.结果表明,在变形量比较大的环件外层和内层容易发生动态再结晶,晶粒尺寸细化明显;...     

驱动辊转速对铸态42CrMo钢环件热辗轧微观组织的影响规律

环形铸柸微观组织的演变规律及合理控制是环类零件铸辗复合成形新技术发展面临的主要瓶颈问题.驱动辊转速是影响铸坯材料再结晶行为及组织状态的关键因素之一.本文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo铸坯环件热辗轧的宏微观有限元模型,模拟揭示了环形铸坯材料的动态再结晶行为,阐明了驱动辊转速对再结晶晶粒尺寸及其分布的影响规律与机制.结果表明:铸坯材料动态再结晶百分数在环件内、外层高而使晶粒细化,而在环件中间层低导致粗品;驱动辊转速增大,铸坯材料动态再结晶百分数增加,轧制环件的平均晶粒尺寸减小;驱动辊转速对平均晶粒尺寸分布的均匀性影响不大.     

两种连续局部塑性成形工艺对锻件微观组织的影响

通过模拟分析与实验分析结合的方法,验证连续局部塑性成形微观组织演变有限元模型的正确性,采用该模型对42CrMo钢坯料辊锻过程中的组织晶粒度进行预报,研究42CrMo钢辊锻过程的奥氏体晶粒尺寸演化规律;对楔横轧变形过程中组织晶粒度变化进行研究,并对两种连续局部塑性成形后锻件组织晶粒度进行对比。研究结果表明,辊锻变形坯料P1、P2、P3处奥氏体晶粒尺寸实验结果与有限元预报结果吻合良好,晶粒尺寸变化为动态再结晶细化;楔横轧变形过程中,动态再结晶和奥氏体晶粒长大作用同时发生;通过对两种连续局部塑性成形得到的锻件微观组织进行比较,楔横轧锻件整体平均晶粒尺寸更加细小、均匀。     

轧制温度对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

以多向锻造AZ31镁合金为板坯进行高应变速率轧制成形,研究轧制温度对板材组织与力学性能的影响。结果表明：镁合金高应变速率轧制成形前期,孪生作用增强,形成大量的■拉伸孪生和■二次孪生;变形后期,由于孪生诱发动态再结晶的作用,合金晶粒组织明显细化。在压下量为80%的高应变速率轧制下,轧制温度为250～400℃时,轧制板材组织均发生了完全再结晶,平均晶粒尺寸随着轧制温度的升高从6.97μm增加至8.13μm,但由于轧制板坯的初始晶粒尺寸较小,晶粒尺寸随着轧制温度的升高变化较小;轧制板材的抗拉强度和伸长率均高于315 MPa和25%,表明高应变速率轧制工艺可以在较宽的温度区间内制备力学性能稳定的镁合金板材。     

粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金热变形组织模拟

利用Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的高温热压缩试验数据建立了动态再结晶模型,并结合元胞自动机法(CA),通过DEFORM-3D有限元软件对试样热变形过程的微观组织进行模拟。结果表明,在变形温度为950℃,应变速率为0.1s-1条件下,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶,晶粒尺寸得到细化,模拟得到大变形区域的晶粒尺寸为0.63μm,对比试验数据可知,模拟结果和试验结果相符。观察在950℃下不同应变速率时的CA模拟形貌可知,随着应变速率提高,由于晶粒发生动态再结晶,形成再结晶晶粒,使得平均晶粒尺寸不断变小。对比EBSD微观组织形貌可知,CA模拟较好地反映了其组织变化趋势。     

AZ31镁合金差温热轧过程的晶粒细化

实验研究了经不同道次差温热轧AZ31镁合金的金相组织,结合对轧制过程,尤其是轧件温度场的数值模拟结果,分析了AZ31镁合金差温热轧过程晶粒细化机制与主要影响因素,获得了通过轧制过程动态再结晶,使轧材晶粒尺寸随轧制道次增加,而持续细化的工艺参数,并制备出平均晶粒尺寸为5μm左右的细晶AZ31镁合金板材。     

鼓形环坯轧制的宏微观变化数值模拟研究

针对鼓形环坯建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,通过Simufact软件对鼓形环坯轧制的宏微观变化进行了耦合模拟,模拟揭示了鼓形环坯在轧制过程中的温度、等效应变、晶粒、动态再结晶的分布和演化规律;深入研究了轧制成形过程中径向每圈压入量对环锻件微观组织大小的影响规律。结果表明:基于鼓形环坯获得的环锻件,其内外侧棱边处发生的动态再结晶体积分数最大,晶粒最为细小,其次是内外表面和上下表面,心部动态再结晶体积分数最小,晶粒尺寸最大;适当增大径向每圈压入量,能够扩大动态再结晶区域,获得晶粒尺寸细小的环锻件。     

初始取向对大应变轧制AZ31镁合金板材显微组织和力学性能的影响

采用大应变轧制技术对轧制面与挤压板材ED-TE面分别成90°、45°和0°的AZ31镁合金板材进行加工,研究初始取向对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:孪生诱发动态再结晶是大应变轧制过程中主要的再结晶机制,动态再结晶的发生使合金晶粒细化、力学性能大幅提高。轧制过程中孪生与板材初始取向密切相关,通过改变初始取向可控制板材晶粒细化和强度改善效果。0°轧制试样大应变轧制过程中,大部分晶粒的c轴受压,基面滑移启动难度增加,孪生的作用增强,压缩孪晶密度增大,进而通过孪生诱发动态再结晶获得更为细小的再结晶组织和更为优异的力学性能。压下量为80%时,0°轧制板材的平均晶粒尺寸为5μm,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为311.4 MPa、202.6 MPa和26.9%。     

AZ80镁合金3道次轧制过程中的晶粒和拉伸性能分析

利用OM、EBSD等测试技术分析了3道次轧制的AZ80镁合金组织形态,研究了合金动态析出过程中拉伸性能与组织结构转变。结果表明:合金1道次变形后,组织发生再结晶,生成众多不同尺寸的再结晶晶粒,尺寸明显细化;2道次变形后,晶粒获得更大程度的细化;3道次变形后,组织已被动态析出相覆盖,此时合金晶粒发生了更显著的细化,平均晶粒尺寸为2.0μm,形成更多的高密度位错缠结。试样硬度与轧制道次之间存在明显的线性关系。在轧制3道次时硬度达到最大值,为105HV。试样断口分析表明,随着轧制道次的增加,晶粒得到细化。     

基于热力耦合的42CrMo支撑座成形动态再结晶模拟分析

在综合考虑了成形、热传导、产热及动态再结晶的情况下,采用了刚粘塑性有限元与动态再结晶演化热力耦合的方法,建立了宏观与微观相结合的工艺模型,对42CrMo钢支撑座进行了锻造过程变形和动态再结晶的热力耦合模拟。结果表明:在宏观上,支撑座制件成形良好;从微观角度分析,晶粒尺寸介于18.6～22.1μm的金属所占体积百分比最大,为28.962%;约有67.244%的金属发生了完全动态再结晶。此外还分析了该锻件的一个重要受力截面,该截面内部晶粒尺寸较锻件顶部与底部的晶粒尺寸略大些,这是由于内部长时间高温使得晶粒二次长大。     

浮动凹模热精密成形圆柱斜齿轮微观组织演化规律的研究

利用有限元软件Deform建立了圆柱斜齿轮浮动凹模热成形-传热-微观组织耦合有限元模型,模拟了浮动凹模工艺中不同凸、凹模速度下齿轮热成形过程,研究了不同浮动凹模速度和凸模压下速度对斜齿轮微观组织演化的影响规律。结果表明,在相同运动模式下,随着上凸模下压速度增大,成形齿轮发生动态再结晶的区域和晶粒细化区域逐渐由齿根向齿面扩展,并随着上凸模下压速度增大,动态再结晶体积分数平均值越大,平均晶粒尺寸越小。     

球阀零件复合轧制再结晶演化行为研究

复合轧制是一种将普通环轧与三辊横轧相结合的塑性回转成形新方法,可实现球阀类零件的精密成形。以复合轧制为工艺对象,利用有限元模拟与实验验证相结合的方法,研究球阀零件成形过程中的再结晶演变规律及主要工艺参数对其影响规律。结果表明:球阀零件复合轧制过程中,动态再结晶发生的先后与应变发生的先后有关,而发生的速度则与所处位置的温度和变形速度有关;球阀零件除心部晶粒细化作用不明显外,整个内孔壁等大部分金属都发生明显晶粒细化;随着初轧温度的升高,成形件晶粒尺寸逐渐增大,平均晶粒尺寸均匀性越好;随进给速度增加,晶粒尺寸的轴向差异越明显,且晶粒尺寸会略大,平均晶粒尺寸均匀性越差。     

SA508-3钢初始晶粒度对热变形后微观组织的作用规律

为研究初始晶粒度对SA508-3钢热变形后微观组织的作用规律,将Φ10mm×15mm圆柱形试样置于电阻加热炉中加热并保温不同时间,以获得不同的初始晶粒度。运用面积法测得保温0min、30min和60min后的微观组织晶粒尺寸分别为650μm、950μm和1200μm。设计并进行了楔形试样高温镦粗实验,研究了SA508-3钢不同初始晶粒度在热变形过程中的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸的演化规律。结果表明,当楔形试样压下率为50%时,不同初始晶粒尺寸对发生完全动态再结晶的临界应变有较大影响,初始晶粒尺寸越大,发生完全动态再结晶的临界应变越大。当动态再结晶完全发生时,3种不同初始晶粒尺寸对应的热变形后平均晶粒尺寸分别约为70μm、73μm和75μm。表明当变形量超过临界应变促使发生完全动态再结晶时,初始晶粒尺寸基本不影响热变形后的晶粒尺寸。     

内压对5A02铝合金充液剪切弯曲管微观结构的影响(英文)

为了研究剪切变形对微观组织的影响,采用电子背散射衍射方法研究铝合金剪切弯曲管的微观组织特征。分析不同内压对外侧圆角和内侧圆角微观组织的影响。结果发现:未变形管材的晶粒尺寸为100μm;在内压为15.2MPa时,变形管材的外侧弯角区域晶粒尺寸为50～100μm,而内侧弯角区域晶粒细化到30～50μm;当内压达到38.0MPa时,晶粒进一步细化,在变形管材的外侧弯角区域晶粒尺寸达到30～50μm,而内侧弯角区域晶粒细化到10～20μm。由此可知,剪切变形对两圆角区域的微观组织有着重要的影响,随着成形压力的提高,晶粒尺寸逐渐细化。由于内外侧不同的变形程度,即便成形压力相同,内侧晶粒尺寸也明显小于外侧的。     

往复挤压Mg-4Al-2Si镁合金的晶粒细化

研究往复挤压Mg-4Al-2Si(AS42)合金的显微组织和晶粒细化机制。结果表明:挤压过程中发生受位错攀移控制的动态再结晶,随挤压道次的增加,合金的晶粒尺寸迅速减小;对合金挤压8道次后,得到晶粒细小、均匀分布的等轴晶组织,晶粒尺寸由铸态的45μm减小至1.5μm,此时,合金组织的细化趋于稳定,达到细化极限;晶粒细化机制是在往复挤压过程中通过累积动态再结晶,使再结晶得以彻底完成;增加位错密度和加剧晶界畸变使再结晶形核数目增多;大量挤压破碎、均匀分布的Mg2Si第二相颗粒成为再结晶形核核心,从而使晶粒得以细化;往复挤压11道次时,由于挤压温度过高,导致晶粒发生异常长大,最大尺寸约为10μm。本试验条件下晶粒发生异常长大的温度阀值约为400℃。     

累积叠轧焊AZ31镁合金微观组织和织构演变的EBSD研究

对AZ31镁合金热轧板在350℃进行了累积叠轧焊(ARB)变形,采用EBSD技术研究了AZ31镁合金的微观组织和织构演变.结果表明,ARB可以显著细化AZ31镁合金的晶粒组织,经过3道次变形后平均晶粒尺寸为2.18μm,后续的ARB变形使AZ31镁合金的微观组织更均匀,但晶粒不会再显著细化,说明存在临界ARB变形道次,使晶粒细化和晶粒长大之间达到动态平衡.AZ31镁合金在ARB变形过程中的晶粒细化机制为连续动态再结晶,尤其还观察到了旋转动态再结晶.动态再结晶的形变储存能来源于多道次累积的剧烈应变和沿厚度方向分布复杂的剪切变形.ARB变形过程中旋转动态再结晶和剪切变形使新晶粒c轴发生旋转,导致基面织构弱化.     

基于微观组织演变模拟的大型饼类锻件质量控制

通过有限元模拟软件DEFORM-3D对大型饼类锻件的锻造工艺及锻造过程中微观组织的演变进行了模拟,分析了微观组织演变与可控工艺因素间的变化规律.结果表明,大型饼类锻件热锻过程中内凹球面镦板镦粗较平板镦粗晶粒细化效果好,动态再结晶体积分数高达62.7%;压下率对微观组织的变化影响较大,镦粗完毕晶粒度达到134μm,拔长过程压下率大于15%大型锻件才发生动态再结晶,且晶粒尺寸变化幅度较小、分布均匀.研究宏观_亡艺参数与微观组织演变的规律对于大型饼类锻件的质量控制有实际指导意义.     

变形镁合金AZ31锻-轧变形工艺对组织性能的影响

对变形镁合金AZ31进行了横向和高向锻造,然后进行轧制,检测了不同锻造比的板坯经轧制后的组织性能变化。结果表明:锻造时,随着锻造比的增大,晶粒组织逐渐细化;当锻造比为1.67时,材料的硬度达到最大值84.4HV,当锻造比为1.82时,材料的硬度为78.9HV;晶粒大小对动态再结晶晶粒尺寸有很大影响,晶粒尺寸较大时,再结晶晶粒尺寸也较大;锻造比为1.82的试样经轧制变形后,可以获得良好的力学性能。其晶粒平均尺寸、抗拉强度和伸长率为分别为3.7μm、281.75MPa、12.7%。     

基于Deform高线粗轧奥氏体晶粒细化研究

本文结合GCr15再结晶模型, 根据轧线实际孔型参数、轧线布置与轧制程序, 采用刚塑性有限元法, 利用模拟软件Deform对轴承钢线材GCr15粗轧进行了三维有限元模拟, 分析总结了粗轧过程中轧件温度场、等效应变和应变速率的变化规律, 得出粗轧过程动态、亚动态和静态再结晶的百分数和对应晶粒尺寸, 揭示了轧件在粗轧过程中再结晶规律及奥氏体晶粒细化规律, 并且证实了初始晶粒尺寸对粗轧过程奥氏体晶粒细化的影响规律。