基于3D CA的AZ31镁合金动态再结晶行为研究

本文建立了三维元胞自动机(3D-CA)模型，通过热压缩试验和电子背散射衍表征技术(EBSD)，对AZ31镁合金在热变形过程中的微观组织演化规律进行可视化和定量预测。根据试验得出的真应力-应变曲线，确定了3D-CA模型参数在试验条件下的取值，建立了模型参数与变形条件(应变、变形温度和应变速率)之间的关系。利用所建立的3D-CA模型，对AZ31镁合金在热变形过程中的流动行为和微观组织演化进行模拟和讨论。结果表明:再结晶体积分数随着应变的增大而增加，随着变形温度的增大或应变速率降低而增大，提高应变速率或降低温度可以细化再结晶晶粒。模拟结果与实验结果吻合较好，相对误差值在4.5%-16.2%之间，所建立的3D-CA模型能够较准确地预测镁合金AZ31的微观组织演化。     

平三角孔型轧制小直径钢管的弹塑性三维有限元分析

针对生产小直径管材传统方法的不足,提出用Y型轧机轧制小直径无缝钢管的新工艺;并在有限元变形理论的基础上,采用MSC.Marc有限元软件和接触分析技术对平三角孔型连轧小直径钢管过程进行了三维弹塑性热力耦合模拟仿真,以动态图像形式反映了金属的变形过程,得到应变分布情况。为Y型轧机在小直径钢管生产中的应用提供了理论依据。     

钛合金棒材轧制成型研究进展

钛合金的研究正向着高性能化、低成本化方向发展,但钛合金棒材轧制加工技术还不是很成熟,其产品难以满足高端市场的需求。因此,针对钛合金轧制成型特点,论述了通过改进轧制工艺和轧制方式提高钛合金棒材综合性能的方法。分析了轧制温度、变形速度、变形量、热处理方法对产品成型及组织性能的影响,阐述了步进轧机、螺旋轧机、Y型轧机、行星轧机等轧制小规格棒材的特点,并指出了钛合金棒材轧制存在的问题和今后的发展方向。     

基于元胞自动机的三维晶粒生长动力学研究

本文基于热力学转换机制和能量跃迁原理，采用Metropolis算法改进的元胞自动机模型，对AZ31镁合金三维晶粒长大过程进行仿真研究，并对其晶粒尺寸与晶粒长大动力学进行统计分析。仿真结果表明:采用改进转变规则后的元胞自动机模型更加接近于实际三维晶粒的正常长大过程。在模拟过程中，系统总自由能降低，不同时刻晶粒尺寸均呈现正态分布。晶粒直径与平均晶粒直径的比值R/Rm≈1.0的晶粒分布最多，满足晶粒演变最小能量准则。分析晶粒长大动力学可知，三维晶粒长大遵循晶粒演变过程中平均晶粒尺寸随时间变化的关系，晶粒长大指数为0.47941，非常接近于理论值0.5。通过实验对AZ31镁合金保温过程中晶粒尺寸变化规律进行研究，进一步验证了本文建立的三维元胞自动机模型的可靠性与准确性。     

皮尔格冷轧304不锈钢管组织及性能研究

通过皮尔格轧制实验和数值仿真技术相结合的方法对304不锈钢管成形过程进行研究,借助金相显微镜与拉伸实验,重点分析304不锈钢管成形过程中组织演变及力学性能的变化规律。结果表明:成形时管材上任意点处的金属流动方向处于不断变化的过程,晶粒内部流线呈无规则分布;内壁所受的等效应力要大于外壁所受的等效应力,内壁组织剪切滑移带更为明显,变形程度更加剧烈,轧制过程中发生碎化,钢管平均晶粒尺寸减小;钢管在轧制过程中维式硬度值不断增大,由轧前的236 HV增加到403 HV,且屈服强度和抗拉强度也随着轧制的进行而增大,分别由轧前的352和794 MPa提高至轧后的745和1209 MPa。     

三辊Y型轧机计算机辅助孔型设计系统的开发及应用

基于三辊 Y 型轧机孔型设计参数数学模型,借助于 Matlab,Excel 和 AutoCAD 软件,引入 Matlab 优化工具箱中的Fmincon优化算法,开发三辊Y型轧机钛合金棒材计算机辅助孔型设计系统。利用此CARD软件,设计了?15 mm钛合金（TC4）棒材孔型系统,在自行研制的8机架Y型轧机试验生产线上进行试验轧制,获得满足质量要求的成品。     

基于AJSA-BP修正神经网络的TC4钛合金本构关系构建

研究高性能材料的热塑性变形行为及影响机理对于优化成型工艺、提升产品质量具有重要意义。基于Gleeble-3800热力模拟实验机对TC4钛合金开展高温压缩实验，在变形温度800～950℃双相区，应变速率0.001～10 s^-1条件下，该合金高温流变应力随变形温度的升高以及应变速率的降低显著降低，且具备典型动态再结晶的特征。同时，为了进一步提高材料本构模型的计算精度，本文提出一种基于AJSA-BP修正的本构关系，旨在辅助搜索优化BP神经网络训练过程中的权值和阈值，并与基于应变补偿的Arrhenius新型本构模型进行对比分析。结果表明，基于AJSA-BP算法计算的应力预测值偏差率不大于15%的占比为95.65%,平均相对误差为3.83%,具有更为显著的计算精度优势，可用于指导金属高温流变应力的精确预测。     

Y型轧机连轧小直径金属管过程探讨

针对传统的小直径金属管冷轧（冷拔）生产方式中存在的弊端，初步探讨用Y型轧机来生产小直径金属管。介绍了Y型轧机的独特特点，并对其变形过程和孔型设计进行了初步探讨。     

平三角孔型轧制钛合金棒材温度场的有限元模拟

采用MSC.Marc有限元软件和接触分析技术,对TC4钛合金(%:0.08C、6Al、4V、0.3Fe、0.05N、0.015H,余量Ti)Φ32 mm棒材在平三角孔型中的三维热变形过程进行了模拟仿真,并定量分析了轧件温度场的变化。结果表明,开轧温度950℃时,TC4棒材在平三角孔型中稳定轧制,变形均匀,但沿横断面温度出现梯度,最低温度910℃,最高966℃。     

基于“多线段三角孔型系统”轧制TC4合金棒材变形特征研究

随着对高强度,高延展性钛及钛合金棒材的迅速需求,开发有色金属棒材多辊热连轧技术是非常必要的。本文作者研究在Y型三辊轧机上采用“多线段三角-圆”孔型系统生产钛合金棒材。采用ANSYS有限元软件模拟了TC4棒材在连轧过程中的变形特征,稳定性及温度分布;并在Y型连轧机上进行了试验验证。结果表明：带有凹面状的“多线段三角”孔型具有良好的对中性,能有效阻止轧件扭转或偏离轧制中心线,提高棒材轧制稳定性;此外,相对于“平三角-圆”孔型,采用这种孔型轧制棒材,显著降低了TC4合金棒材横截面的温度梯度,从而减少产品表面裂纹,提高表面质量。