热锻模综合应力与弹性模量关系的有限元分析

模锻成形过程中，温度对锻模材料的力学性能有很大影响。这种影响不仅体现在模具材料的强度、硬度和韧性等指标上，而且体现在弹性模量、热膨胀系数和热传导系数上。本文就锻模材料的弹性模量随温度的变化进行分析，用有限元法研究模锻过程中锻模的应力场及其变化规律，从中得到热锻模综合应力场与弹性模量之间的对应关系。研究结果证明，热锻模材料的选择不应苛求其常温下的机械性能，而应从降低锻模温度应力为主要目标选用弹性模量小且弹性模量对温度敏感的材料。     

材料力学参量对焊后超声冲击处理应力应变影响的有限元模拟

为了探究材料力学性能对超声冲击处理焊后应力应变的影响,采用有限元分析软件ABAQUS建立了不同力学性能参数的超声冲击模型.分别讨论了弹性模量、泊松比以及静态屈服强度对超声冲击处理后材料应力应变的影响,旨在探讨超声冲击处理对不同力学性能材料的应力应变强化程度.结果表明,材料的弹性模量、泊松比以及静态屈服强度都会影响超声冲击处理的应力应变;且冲击处x方向应力随着材料的弹性模量、泊松比以及静态屈服强度的增加而增大;而等效塑性应变会随着弹性模量和静态屈服强度的增加而变小,随着泊松比的增加而增大;泊松比对等效塑性应变影响大于x方向应力的影响.     

铝车轮旋压模具设计的热膨胀系数确定

铝车轮旋压模具的首选材料为H13钢,H13钢价格较高,为了降低模具的制造成本,在不影响旋压模具强度和硬度的前提下,旋压模具材料选用5CrMnMo钢,变更后的旋压模具热膨胀系数与H13钢的热膨胀系数存在差别,影响了旋压模具与毛坯的配合。为了重新制定旋压模具设计的热膨胀系数,对5CrMnMo钢旋压模具进行了物理试验和数值模拟分析,确定了旋压模具设计的热膨胀系数。试验结果表明:模具材料选用5CrMnMo钢后,模具的热膨胀系数定为1.0064较为合理,可以大大降低车轮变形程度,提高材料利用率。     

材料力学性能对装配式凸轮轴球体扩径连接性能的影响

为给球体扩径连接装配式凸轮轴在结构设计和材料优化匹配阶段提供相应的理论依据,应用弹塑性力学分析了弹性模量和屈服强度对球体扩径连接的影响,并根据不同材料匹配下相应的应力-应变曲线分析了球体扩径连接过程,给出了不同材料对座凸轮和轴体的连接条件,最后完成了扩径连接试验。结果表明:凸轮和轴体材料的弹性模量和屈服强度是球体扩径连接的关键,直接决定着扩径后凸轮和轴体弹性回复量的大小;在凸轮弹性模量小于轴体弹性模量情况下,可以不考虑凸轮和轴体材料的屈服强度;对于凸轮和轴体材料弹性模量相接近的情况,只有轴体屈服强度小于凸轮屈服强度才能够实现扩径连接。     

材料性能参数与等离子体弧柔性成形效果相关性研究

通过有限元仿真,研究了材料性能、参数与等离子体弧柔性成形效果之间的相关性.结果表明,弹性模量小、屈服强度低的材料容易产生大的弯曲变形;热膨胀系数与弯曲角度之间有近似正比关系;小的热传导系数有利于形成大的温度梯度,使板材产生大的弯曲变形;比热越小,加热区材料的温升越大,板材越容易弯曲成形.     

筒形件深拉伸褶皱预防方法的研究

分析轴向弯矩致使筒形件深拉伸褶皱产生的机理,得到材料褶皱发生的临界状态的平衡式。根据板料产生皱褶的临界相对厚度,讨论在不压料条件下板料的屈服强度σs、弹性模量E、泊松比μ、硬化指数n和拉深系数m等因素对筒形件法兰褶皱产生的影响。讨论在压料条件下,模具参数、拉深工况、板料初始几何参数、材料性能参数等因素对抑制法兰褶皱的临界压边力的影响,制定出防止法兰褶皱产生的工艺措施。     

压制模具温度对粉末冶金成型铝硅电子封装材料组织和性能的影响

采用纯铝包套热压成型后真空烧结的方法制备了成分为Al-60wt.%Si的电子封装材料。研究了压制模具温度对材料显微组织、致密度、热导率以及热膨胀系数的影响。结果表明:压制模具温度为300℃时,烧结后铝基体形成半连续网格结构,合金内部孔洞较少;压制模具温度为350～450℃时,烧结后铝基体形成连续网格结构,合金内部孔洞逐渐增多,尺寸增大。当模具温度为350℃时,烧结后的合金物理性能较佳,烧结后合金的致密度和热导率分别为98.8%和115W/(m·K),室温～100℃、室温～150℃时的平均热膨胀系数分别为10.3×10-6℃-1和10.8×10-6℃-1。     

变形热对齿轮冷锻精度影响的数值模拟研究

在有、无变形热产生的条件下,采用刚塑性热力耦合有限元法,对冷精锻直齿圆柱齿轮成形过程进行了模拟,并且完成了直齿轮冷锻模具弹性变形和工件弹性回复的模拟。由模拟结果可知:变形热的产生及热量传导能对齿轮精度产生很大的影响;由于在不同温度下材料的膨胀系数以及弹性模量不同,在有变形热的条件下,成形力有所降低,模具弹性变形和工件弹性回复量增大。     

干片式制动器典型结构材料高温性能研究

针对干片式多片盘式制动器支撑体高温材料特性问题,研究了温度对典型制动器结构材料性能的影响规律。选取了38CrSi、30CrMnSiA、40CrA、1Cr13、35SiMn等典型制动器结构材料,对高温刚度、强度等力学性能以及热力学材料性能进行了分析。采用高温力学性能测试仪器对高温弹性模量和屈服强度进行了研究,同时对热导率、比热容和热膨胀系数等进行了对比。结果表明:材料力学性能随温度升高而降低,1Cr13、40CrA在0～500℃内均具有最大的弹性模量,38CrSi具有较好的高温力学性能。35SiMn、38CrSi具有较好的热传导性能,40CrA的比热容稍大于1Cr13和38CrSi的,38CrSi、40CrA等线膨胀系数较高。     

压力及稀释剂对块体纳米晶Fe3Al组织和性能的影响

采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和压缩试验,研究了氩气压力和稀释剂对铝热法制备的块体纳米晶Fe3Al材料组织和性能的影响。结果表明,在氩气压力分别为3、6、9MPa和稀释剂含量分别为0、20%、40%条件下制备的Fe3Al块体材料均为DO3有序结构,晶粒尺寸≤30nm;随氩气压力增加,材料晶粒尺寸无明显变化,但随稀释剂含量增加,材料晶粒尺寸明显减小。屈服强度随压力增加而提高,但与晶粒尺寸间无明显对应关系。当稀释剂含量不同时,材料晶粒尺寸与屈服强度呈反Hall-Petch关系。     

弥散质点和SiC颗粒复合强化Al基复合材料 Ⅱ．性能和断裂特征

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

DISPERSOID AND SiC PARTICULATE STRENGTHENED Al COMPOSITES Ⅱ. PROPERTIES AND FRACTURE BEHAVIOUR

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

SiC_p/2024铝合金复合材料粉末混合半固态挤压法制备

研究了SiCp/ 2 0 2 4铝合金复合材料的粉末混合 半固态挤压成形工艺及所制备材料的组织和界面特征。不同温度下半固态挤压的挤压力与位移曲线表明 ,半固态挤压过程的成形力低且稳定。SEM和TEM电镜观察结果表明 ,该工艺可以获得增强颗粒分布均匀、基体组织致密、界面结合良好且无界面反应的复合材料型材。分析了半固态挤压后复合材料的力学性能 ,结果表明 :与基体合金相比 ,复合材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度均有很大提高 ;与其它工艺生产的该复合材料相比 ,所制备的复合材料的塑性相对较高。     

AgAuPd中熵合金力学、热力学和电学性质的第一性原理研究

在微电子封装领域,键合Ag线具有较好的电学性能优势被广泛应用,但纯银线因存在强度低、高温易失效等缺点不能满足大功率器件的使用,因此本工作拟通过设计等原子比AgAuPd中熵合金作为替代纯Ag线的新型键合材料。本文通过SQS模型构建了等原子比AgAuPd中熵合金晶体模型,利用第一性原理计算了AgAuPd中熵合金在不同压力下的弹性性质(弹性常数、弹性模量、剪切模量)、热力学性质和电子结构。预测出AgAuPd中熵合金随压力的增加具有较好的结构稳定性、良好的塑性、高温稳定性以及优良的导电性,具有成为键合材料的潜力。利用第一性原理计算AgAuPd中熵合金加压下的力学、热力学和电学性质,对开发新型键合Ag基丝具有一定的理论指导意义。     

COMPUTER NUMERICAL SIMULATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF TUNGSTEN HEAVY ALLOYS

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｕｎｇｓｔｅｎｈｅａｖｙａｌｏｙｓａｒｅｄｕａｌｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｏｆａｍｉｘｔｕｒｅｏｆ８０％～９７％ｔｕｎｇｓｔｅｎａｎｄａｓｍａｌａｍｏｕｎｔ...     

An investigation on the elastic modulus and density of vacuum casted aluminum alloy 2024 containing lithium additions

The elastic modulus and density of (2024+LiX) alloys are investigated. To the alloy of 2024, the weight percentages of lithium added are 2,3, and 4. Melting is carried out in an induction furnace under argon gas protection; casting is done under vacuum. To obtain the maximum strength and hardness, the specimens are solution heat treated under 495 C and quenched in water at room temperature. Then, they are aged naturally and artificially. For the purposes of comparing, some of the specimens are melted under argon gas, but casting is done without vacuum. All the specimens are subjected to tension tests. As a result of this work, the alloys of aluminum that are difficult to manufacture by the known methods are manufactured safely by the vacuum casting method. For 1% of lithium added to the alloy, an increase of 6% in the elastic modulus and 3% decrease in the density are obtained. The specific elastic modulus, E/ρ, ratio increases by about 10% for each 1% addition of lithium.     

闸片材料参数与制动盘温度关系

闸片材料参数不仅关系到摩擦副的摩擦磨损性能,也是影响制动盘温度分布的一个重要因素。采用ADINA软件,建立列车制动盘和闸片的三维热机耦合有限元模型,在制动速度100 km/h、压力0.538 MPa和惯量23 kg·m2条件下,研究闸片材料热膨胀系数、弹性模量、热传导系数对制动盘温度和接触压力的影响。结果表明:当闸片热膨胀系数从0.5×10-5 K-1增大到2.5×10-5 K-1时,制动盘峰值温度升高8.4%,最大接触压力增大47%,闸片热膨胀系数的增大加剧接触压力分布不均匀程度而使制动盘温度变化明显;弹性模量增大9倍,接触压力的分布对弹性模量不敏感,弹性模量对盘面温度影响不明显。闸片热传导系数增大7倍,制动盘峰值温度下降4.3%,热传导系数增大,加快热量的扩散速度使制动盘峰值温度降低,该研究结论可为高速列车闸片材料的开发提供参考。     

Effect of spraying distance on the microstructure and mechanical properties of a Colmonoy 88 alloy deposited by HVOF thermal spraying

The present work has been conducted in order to determine systematically the influence of the spraying distance on the microstructure and mechanical properties of a Colmonoy 88 alloy deposited by means of HVOF thermal spray onto a SAE 1045 steel substrate. The spray distance varied between 380-470 mm and the evaluation of the deposits characteristics and properties was carried out both on their surface and on cross section. Both hardness and elastic modulus of the coatings were determined according to the model of Oliver and Pharr. The yield strength of the coatings was also estimated following the methodology developed by Zeng and Chiu for the analysis of the loading and unloading curves obtained from nanoindentation experiments, as well as from classical static spherical indentation tests. The microstructural analysis indicated a significant increase in the unmelted particles volume fraction and the development of interlamellar microcracks as the spraying distance increases, leading to a decrease in the elastic modulus of the coatings. Both hardness and elastic modulus showed an anisotropic behavior and were found to be higher on the cross section of the coating than on the deposition plane. A satisfactory comparison between the predicted and experimental values of the coatings yield strength was observed for all the conditions investigated.     

Characterisation comparison of laser and laser–arc hybrid welding of Invar 36 alloy

Laser and laser–arc hybrid welding are employed to join Invar 36 alloy. The microstructure, coefficient of thermal expansion (CTE) and mechanical properties of laser weld (LW) and hybrid weld (HW) are analysed and compared. The tensile test shows both LW and HW fractured in the weld metal, but the HW is stronger than the LW. Especially, the yield strength of HW is 362·8 MPa, 16·2% higher than that of LW. Both the CTE and Curie temperature of LW are almost the same with those of base material. The CTE of HW is higher than that of base material because the Ni content reduces and the content of other alloying elements increases. Moreover, the CTE of HW deviates from the theoretic curves of Fe–Ni alloy apparently. According to the theory of Invar effect, the deviation is attributed to the formation of new phase, FeCr_0·29Ni_0·16C_0·06.     

As-casting performance of gold alloys and their de-bonding strengths in metal–ceramic systems

This study characterized noble gold casting alloys and evaluated the de-bonding strength of metal–ceramic composite structures. A casting metal plate was prepared from three commercial alloys with similar constitutions: BegoStar, Argedent 500 (Argen500), and Jelenko Cameo (Cameo). The physical properties of strengths, modulus and recovery angle were tested by three-points bending mode. Vickers microhardness of the cast alloys were measured across the samples. The de-bonding strengths of metal–ceramic composite structures and failure surfaces were also evaluated. The as-casting Argen500 alloy represented the more ductile, stronger and better porcelain bonding properties with highest values of the ultimate strength, yield strength, recovery angle, and lower coefficient of thermal expansion (CTE). An Indium (In) contained alloy (Argen500) possesses more compatible CTE and smaller grain size with higher hardness in the oxide effect layer would be an advantage to porcelain fused-to-metal alloys applied in fixed partial dentures.