GH4169瞬时液相扩散连接界面及力学性能分析

采用真空瞬时液相扩散连接技术(TLP-DB)对航空用高温合金GH4169进行了连接;在一定压强、温度及保温时间等主要工艺参数下,使用BNi2钎料作为中间层材料,实现GH4169的有效连接。用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪和拉伸试验机等设备,对比相同条件下的直接扩散连接,分析TLP-DB的接头界面组织形貌、元素分布及连接强度等特点。结果表明:GH4169合金在压强20 MPa、温度1100℃、保温保压时长90 min的条件下,TLP-DB连接接头的室温抗拉强度(1006 MPa)接近母材室温抗拉强度,远高于同工艺条件下直接扩散连接强度;连接接头的拉伸断裂方式为脆性断裂,有少量韧窝的存在;经过塑性变形和元素扩散,接头界面的扩散层孔隙数目减少并产生了新的金属间化合物,孔隙和化合物的变化影响着接头的力学性能。     

TA1板材对角拉伸试验及数值模拟研究

为了测试钛合金材料的抗皱性能,以及验证塑性成形仿真软件对起皱问题的预测精度,选取了钛合金TA1材料进行方板对角拉伸试验,同时对试验过程进行数值模拟分析,对比试验结果和模拟结果,验证了数值模拟的准确性。在方板对角拉伸试验的数值模拟过程中,通过设置不同的扰动类型来替代外界影响因素,以及不同的单元阶次、算法等模拟参数,来分析各类模拟参数对数值模拟结果的影响规律。结果表明,不同的扰动类型对模拟结果产生的影响很小,采用二次单元和静态算法的数值模拟结果与试验结果基本一致,因此能够有效预测由不均匀拉应力引起的板材起皱现象。     

铝合金薄壁波纹板充液成形工艺研究

目的解决航空铝合金薄壁波纹板爆炸成形工艺成形效率低且成形质量差的问题。方法提出了3种充液成形工艺方案,利用有限元分析软件对3种成形方案进行了对比分析,并且对最优方案进行了试验验证。结果有限元分析结果显示,双面加压充液成形方法能够使零件的各部分变形均匀,避免了在充液成形过程中因摩擦力作用导致的局部变形过大产生的开裂,有效地提高了材料的成形能力。结论双面加压充液成形方法能够成形出轮廓精度高、表面质量好的铝合金薄壁波纹板。     

钛合金粉末热等静压数值模拟及性能研究

利用大型的有限元软件MSC.MARC对钛合金粉末在热等静压(HIP)条件下的变形和致密化规律进行研究,并以典型的TC4(Ti-6Al-4V)粉末为原材料,以数值模拟为工艺指导,进行TC4粉末材料热等静压成形试验,全面分析了热等静压成形的钛合金材料的微观组织和力学性能。结果表明:粉末冶金Ti-6Al-4V微观组织均匀细密,主要有片状α相和相间β相组成,在颗粒与颗粒的交界处,有等轴α相组织的存在,这种特殊的微观组织导致粉末冶金Ti-6Al-4V材料具有不低于锻件的力学性能。     

筒形件充液热拉深及冷却对性能影响的研究

目的研究筒形件充液热拉深及冷却对性能影响。方法在自主开发的RJ50实验机上进行了7075筒形件充液热拉深实验。在210℃下,对不同成形缺陷及影响因素进行了分析,并对成形的零件选择两种冷却介质进行冷却,并研究了宏观力学性能及微观组织演化。结果与温热成形相比,充液热拉深零件具有更高的尺寸精度;在充液热拉深条件下,水冷较空冷对筒形件成形后屈服强度及强度极限有轻微提高,对延伸率影响不大,水冷导致的第二相粒子要比空冷多,但水冷致晶粒粗化缓慢。结论充液热拉深可以显著提高零件的尺寸精度;充液热拉深后并及时冷却的方法,在维持材料力学性能及防止材料劣化方面是有利的。     

支管直径大小对 T 型三通管充液成形的影响

目的研究支管直径大小对T型三通管在充液成形过程中的影响。方法在Dynaform软件中建立了有限元模型,对T型三通管的成形过程进行了数值模拟,并进行了相关实验对比。结果随着支管直径的减小,主管端部的壁厚增大,主管壁厚最厚处逐渐从主管背部转移到主管侧壁处,支管直径越小,壁厚最厚处位置越靠上。支管直径较小的T型三通管的壁厚分布更加不均匀,壁厚变化更为剧烈。充液成形第一阶段的轴向补料量对于T型三通管成形的影响较大,支管直径较大的T型三通管补料量增大有助于减小减薄率;支管直径较小的T型三通管补料量增大,减薄率减小不明显,反而会大幅增加增厚率。结论 T型三通管的支管直径越小,其充液成形的难度越大,起皱和破裂的风险越大。支管直径越大,应增加第一阶段的补料量,支管直径越小,在满足减薄率的条件下需减少补料量。     

大拉深比薄壁筒形件充液成形过程数值模拟

目的利用充液成形工艺成形普通拉深工艺难成形的大拉深比筒形件。方法通过理论公式计算了冷冲压工艺成形该制件的道次,利用有限元软件Dynaform对充液成形过程进行了3个步骤模拟,并研究了第1步拉深时初始反胀高度对成形制件减薄率的影响规律。结果利用理论公式计算,传统冲压方法成形拉深比为3.2的筒形件至少需要5个道次,而采用被动式充液成形方法只需要3个道次。每个道次的最大减薄率都在8%以内,最后得到拉深制件的最大减薄率为8.53%,在安全范围以内;第1步充液拉深时,反胀高度分别为1.75,2.75,3.75,4.75,5.75 mm时,得到制件的最大减薄率分别为5.28%,5.08%,4.8%,5.03%,5.03%。结论充液成形工艺较传统冲压工艺可以大大提高板料的成形极限,减少成形道次,成形制件质量好;合适的初始反胀高度,可以减小成形制件壁厚的最大减薄率。     

关键工艺参数对铝合金斜法兰非轴对称盒形件充液成形的影响

铝合金斜法兰非轴对称深腔盒形件成形过程中受力变形复杂。通过理论分析计算、有限元分析软件Dynaform的数值模拟及试验,对成形工艺进行了优化。针对该零件充液拉深过程易出现的破裂、起皱现象,研究了预胀形高度、预胀形液室压力、液室压力加载路径对零件法兰最高处D侧与最低处B侧凸模圆角区域在板料成形过程中壁厚变化的影响。结果表明,预胀形高度越高或预胀形液室压力过大,零件B侧与D侧凸模圆角在成形后壁厚减薄越严重;预胀形高度过低也会导致D侧凸模圆角在成形后发生严重减薄。预胀形结束后,液室压力加载过快,易发生褶皱,达到临界液室压力后,可以有效抑制板料壁厚过度变薄。     

2024铝合金长半管类零件充液成形技术研究

针对国内某支线飞机上2024铝合金弧形挡板零件在传统落压成形中容易产生的回弹、扭曲、贴模度差和表面质量差等问题,利用有限元软件建立有限元模型,对2024铝合金长半管零件采用主动式充液胀形进行数值模拟。通过模拟分析,主动式充液胀形工艺可以显著增大零件的变形量,而变形量的增加使材料超出弹性变形阶段达到塑性变形,从而固定住所需型面形状。模拟得出合理的合模吨位为4 000 t,液室压力为17 MPa。最后对模拟结果进行试验验证,试制出了合格的弧形挡板零件,为弧形挡板成形提供了一套符合工业生产的工艺方法,对此类零件成形具有重大借鉴意义。     

AZ80镁合金热变形临界损伤因子与动态再结晶软化唯象本构研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机对AZ80合金试样进行高温压缩变形试验,利用采集到的真应力-真应变数据作为数值模拟的基本材料参数,完成物理试验的仿真再现。根据损伤敏感率的概念对损伤敏感率曲线进行局部线性回归拟合,从而确定了损伤敏感率为0(即开始出现断裂)时刻的最大损伤因子(即材料临界损伤因子)。此外,通过引入一个"软化因子",将具有动态再结晶特征的AZ80镁合金流变应力模型用一个含有较少参数的方程来描述,此模型综合反映了变形温度、应变、应变速率对流变应力的影响,同时考虑了动态再结晶引起的应变软化。