综合评述

  • 晶体塑性理论及其在金属高低周疲劳寿命预测中的应用

    蒋安琪;霍元明;周子鑫;严祯荣;何涛;王昭昭;纪宏超;孙悦;王新宇;

    作为结构材料的主要失效方式,金属的高低周疲劳性能影响设备的服役寿命。晶体塑性理论从微观结构出发用于描述材料微观结构和性能的关系,在金属材料微观结构和力学性能方面的研究还存在很多待解决的问题。针对金属材料高低周疲劳的问题,本文对晶体塑性基本理论与本构模型进行了梳理,列举了基于晶体塑性有限元法的疲劳指示因子,介绍了近15年来晶体塑性有限元法在金属材料高低周疲劳中的应用,并对应用晶体塑性有限元法于金属材料超高周疲劳进行了拓展,最后对未来发展趋势和有待加强的研究方向进行了展望。

    2025年01期 v.32 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 3580K]
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  • 金属材料高周疲劳失效分析及仿真模拟研究进展

    王德龙;王明明;李瑞升;张晓妍;李冬冬;纪宏超;张好强;

    金属材料高周疲劳失效是机械工程领域中一种极为重要的失效形式,也是引起恶劣安全事件的重要原因。为了深入研究金属材料的高周疲劳过程、疲劳寿命的影响因素及疲劳过程中的组织演变规律等,疲劳实验、断口分析和组织表征等手段已被引入疲劳失效分析,此外,为了缩减实验周期,并且能够对疲劳过程进行表征,还产生了多种高周疲劳预测、仿真模型。因此,本文在汇总金属材料高周疲劳失效特征、失效机理的基础上,着重对高周疲劳的预测方法、仿真方法和数学模型进行了阐述,旨在为深入理解和预测金属材料的高周疲劳性能提供参考。

    2025年01期 v.32 16-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 3324K]
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塑性成形技术与工艺

  • 高强钢商用车油箱托架热冲压成形工艺研究

    徐勇;陈明;贾国富;解文龙;张士宏;

    为获得具有大弯曲特征的高强钢商用车油箱托架热冲压成形的最佳工艺参数,首先通过有限元模拟分析了摩擦因数、初始温度和成形速度3个成形工艺参数对托架壁厚和最大减薄率的影响。然后,通过正交试验和极差分析法,获得影响零件热冲压成形质量的主次因素和热冲压最佳工艺参数。结果表明,零件最大减薄率随初始温度的升高而降低;随摩擦因数和成形速度的增大而增大。正交试验结果表明,摩擦因数对最大减薄率的影响程度最大,其次是初始温度,成形速度的影响最小。在初始温度为920℃、摩擦因数为0.25、成形速度为30mm·s~(-1)的参数组合下,零件的最大减薄率为12.3%。试验获得零件的最大减薄率为10.1%,从零件上取样进行拉伸得到抗拉强度均大于1500MPa,平均硬度达到467.33HV,显微组织为马氏体和残余奥氏体。试验结果表明有限元模拟的预测误差较小,零件无明显缺陷,并获得了最佳成形工艺参数。

    2025年01期 v.32 30-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 2121K]
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  • 基于映射方法的成形与去材诱导变形全流程仿真研究

    沈伟财;张志超;胡蓝;郭立杰;张稳;庄新村;赵震;

    为实现对成形以及复杂形状区域去材全过程的仿真,基于ABAQUS软件提出了一种将去材区域映射至未变形构型的方法,实现对复杂形状区域去材的准确描述,并以运载火箭贮箱整底充液拉深与去材加工为对象,分析成形与去材全流程零件的内应力演化和回弹变形,研究了充液压力对去材诱导产生的变形的影响。结果表明,映射方法能够实现带筋薄壁构件成形、去材的模拟,在火箭贮箱充液拉深凸模行程60%~100%阶段保持较高的充液压力水平,可以减小零件内、外表面的等效应力梯度,从而降低成形后回弹以及后续去材过程中零件的变形。

    2025年01期 v.32 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2437K]
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  • 反向挤压双金属铝合金复合管材制备及其微观组织演化分析

    乔及森;李一佳;张晓波;李琦伦;

    采用反向挤压的方法制备出以2024铝合金为套筒、 5A02和5A06分别为芯筒的复合管材,探讨了两种复合管材的力学性能和微观组织。结果显示该类双金属复合管材经固溶处理后表现出良好的强度和塑性。其中经过495℃/40 min固溶处理的2024/5A06复合管材塑性显著增强,伸长率比挤压态单质2024合金提高63.1%,抗拉强度比挤压态单质2024合金提高19.9%。在相同工艺下, 2024/5A02管材的伸长率和抗拉强度分别比挤压态单质2024合金提高了24.6%和9.2%。通过扫描电子显微镜分析发现,双金属合金之间形成了良好的冶金焊合界面,挤压过程中2024和5XXX合金微观组织均产生大小晶粒交错的双峰结构。

    2025年01期 v.32 49-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 3595K]
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  • 基于熵权综合评价法的T型管内高压成形仿真与优化

    贺锐睿;徐雪峰;李艳芳;危立明;谢君;门向南;邓涛;

    为解决T型管内高压成形过程中的支管顶部破裂、壁厚不均匀、支管成形高度过低的问题,提出了一种基于熵权的综合评价法对内高压成形进行多目标参数优化。首先,采用熵权法计算出各工艺参数的权重系数,获得正交试验中评分最高的参数组合。然后,利用综合评价法将多目标优化转化为以综合评分为单一指标的目标优化,通过极差分析得出综合评分最优参数组合。通过两组参数组合对比,得到的最优参数组合为:内压采用先快后慢增压方式;轴向进给方式先慢后快;平衡压力为4 MPa;胀形区摩擦因数为0.01,导向区摩擦因数为0.06。最后,通过试验验证了基于熵权综合评价法获得最优参数组合的可行性,为T型管的高质量成形提供指导。

    2025年01期 v.32 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1813K]
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  • 基于响应面法的端面齿轮精压成形模拟及优化研究

    王雪;朱亚辉;杨岑;周玉峰;李萍;薛克敏;

    为了提高新能源汽车用端面齿轮的成形质量,提高锻件综合性能,减少模具磨损,以端面精压成形工艺代替传统闭式模锻,利用有限元模拟技术和BBD响应面法对其成形过程进行数值模拟和工艺优化。选取摩擦因数、成形速度和坯料温度作为优化参数,以最大成形载荷和变形均匀系数作为优化目标,利用响应面模型进行多目标优化,结果表明:坯料温度和摩擦因数对成形载荷的影响最显著,而变形均匀系数主要受坯料温度的影响;最佳工艺参数组合方案为摩擦因数0.11,成形速度1.38mm·s~(-1),坯料温度400℃。在最优工艺参数下进行锻件成形过程的多物理场分析,结果表明:坯料流动方向有序,齿根部位优先发生塑性变形,齿形端面的等效应力和等效应变分布均匀性在成形过程中不断提高,试验得到的锻件成形质量良好,未发现明显成形缺陷,齿形端面的显微硬度较初始态提升了8.1%。

    2025年01期 v.32 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1829K]
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  • 基于组合权重-理想点法的超声滚挤压轴承套圈表层性能多目标决策

    刘玲玲;付浩然;

    为提高轴承套圈表面质量,获得较优的超声滚挤压轴承套圈表层性能(表面粗糙度、残余压应力和加工硬度)加工参数(转速、进给速度、振幅和静压力),以42CrMo为研究对象开展正交试验研究。依据层次分析法与熵权法对指标权重的确立方法进行组合赋权,分析轴承套圈表层性能各指标的重要影响程度。利用组合权重理想点法设定表层性能的正负理想序列,结合多目标的欧氏距离法计算超声滚挤压试验次序的接近度,决策出最优加工参数组合。结果表明:组合赋权求得表面粗糙度权重为0.536,残余压应力权重为0.238,加工硬度权重为0.226;各指标的重要影响程度为:表面粗糙度>残余压应力>加工硬度;根据组合权重理想点法决策出最优加工参数组合转速为180r·min~(-1),进给速度为55mm·min~(-1),振幅为25μm,静压力为600N,进一步使得轴承套圈表层综合性能最优。

    2025年01期 v.32 76-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1240K]
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  • 热轧板带感应加热建模及应用

    逯少波;李盼盼;李伟;王涛;

    为准确分析感应加热在板带热轧中的应用,通过对集肤深度内离散单元的功率进行积分,确定了每个单元的内热源强度,对集肤深度范围内外设置不同的二维差分方程,利用Python语言建立了感应加热差分模拟计算模型。利用COMSOL有限元分析软件对热轧板带的感应加热过程进行了现场对应工况条件下的仿真,并将仿真结果与差分模拟结果和现场实测数据进行对比,得到的温度变化曲线具有较好的一致性,误差不大于5%。着重分析了集肤深度对于板带传热过程的影响以及板带最高温度在特定条件下出现在次表面的原因。该差分模拟具有较高精度与较快运算速度,可以满足日常工程实践要求。

    2025年01期 v.32 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1766K]
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  • 基于表面平整度控制的超大型环件轧制曲线自优化方法研究

    羊冠立;钱东升;田汉;邓加东;王丰;

    针对超大型环件轧制过程中出现的环件外表面不平整缺陷,基于ABAQUS有限元软件建立超大型环件径轴向轧制热-力耦合有限元模型,研究了轧制过程中环件外表面平整性演变规律,进一步揭示了轴向与径向变形速率比对环件外表面不平整度变化的影响规律。提出了一种两段式轧制曲线设计方法,进而建立了一种基于环件外表面平整状态反馈的轧制曲线自优化控制模型,将自优化过程中环件外表面不平整度与预设S型轧制曲线所得不平整度进行了比较,结果表明,自优化控制方法得到的轧制曲线提升了环件外表面的平整度,轧制结束时环件中间高度与下端面处不平整度分别降低了36.6%和25.5%。

    2025年01期 v.32 92-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 2299K]
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  • 基于DEFORM-3D的哈氏合金基带多道次轧制仿真研究

    朱洪锋;付海英;李鹏远;罗蓉蓉;张腾;左佳欣;胡新波;杨建雷;王勇;庞宗旭;

    使用DEFORM-3D三维模拟软件对哈氏合金基带的粗轧过程进行多道次仿真,依托流变应力的计算,建立了材料物性模型和仿真模型,并利用前几道次的粗轧实验验证了模型的准确性。通过仿真实验探索了压下率、轧辊形状和摩擦因数对轧制流程的影响。结果表明,随着道次压下率的升高,平均轧制力升高, 30%道次压下率的轧制流程带来基带应变不均匀性是表面裂纹产生的重要原因,成功预测了后续轧制实验中带材表面产生的裂纹,实际生产应尽量选用20%及以下的压下率;在该应用条件中,新设计的凹面轧辊流程能有效减小轧制力,降低设备要求,提高轧制安全性,实验中部分流程采用凹面轧辊有效地将侧面裂纹的出现延迟到了第8道次;好的润滑条件能减小摩擦,模拟结果表明摩擦因数越小,基带轧制的均匀性越好,但会增加工序的时间,也会提高材料进给的难度。研究结果优化了实际轧制流程,降低了基带轧制过程中的表面及边部裂纹等缺陷。

    2025年01期 v.32 100-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 3143K]
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  • 基于锥形孔的干涉配合铆接应力特性研究

    侯红玲;黄涛;胡海滨;杨澳;赵永强;

    针对干涉配合铆接过程中铆钉孔上端变形明显、干涉量大、应力集中等现象,提出了一种带锥度的新型铆钉孔铆接方案,以改善板材应力分布和降低铆接过程中产生的残余应力。基于有限元方法,对准静态铆接过程进行模拟仿真,得到了锥形孔与常规孔铆接后的Mises应力以及铆接头径向和周向残余应力变化规律。结果表明,锥形孔试件沿径向和周向残余应力均低于常规铆钉孔试件的应力。随着锥度增大,沿板厚方向的径向和周向残余应力逐渐降低;沿铆钉孔径向,锥形孔接头径向残余应力明显降低,周向残余应力与常规孔接头残余应力基本一致。对比仿真和试验得到的力-位移曲线、镦头尺寸和相对干涉量变化情况,结果表明,试验和仿真模拟的力-位移曲线最大误差为7.03%;镦头尺寸最大误差为6.93%; 3个铆接件与仿真得到的接头平均相对干涉量误差为5.01%。改变预制孔的锥度可以降低铆接后铆接头的残余应力,有效改善了铆接过程中的应力集中。

    2025年01期 v.32 112-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2861K]
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  • 中性盐雾环境对异种材质自冲铆接接头静力学性能的影响

    贾颖莲;何世松;李晓炀;

    为了探究异种材质自冲铆接接头在中性盐雾腐蚀环境中的暴露时间对其静力学性能的影响,制备了DA-SPR接头和BA-SPR接头,并采用5%的Na Cl中性盐雾腐蚀液分别进行了不同试验周期(0、 168、 336、 504和840 h)的腐蚀试验。通过静拉伸试验、失重法等手段研究了中性盐雾腐蚀试验对接头静力学性能的影响规律,并利用场发射扫描电子显微镜对拉伸失效接头进行观察。试验结果表明:DA-SPR接头的最大拉伸静载荷值随着盐雾时间的增加持续减小,而BA-SPR接头最大拉伸静载荷值则随着盐雾时间的增加出现先增大后减小的变化趋势。在整个盐雾试验周期内,所有DA-SPR接头的能量吸收值都大于同腐蚀试验周期的BA-SPR接头。中性盐雾试验并没有改变DA-SPR接头的拉伸失效形式,而BA-SPR接头的拉伸失效形式虽都为上下板分离失效,但随着BA-SPR接头在中性盐雾试验环境中暴露时间的增加,铆钉由留在上板侧逐渐变化为铆钉从上板脱离,并出现铆钉头部的边缘处与钉身撕裂的情况。暴露在中性盐雾环境中的试样单位面积的腐蚀失重符合幂指数函数的变化规律,且有BA-SPR接头表层的腐蚀物锈层将加速其腐蚀, BA-SPR接头的腐蚀速率始终大于相同盐雾试验周期的DA-SPR接头。

    2025年01期 v.32 122-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K]
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  • T2铜合金小孔构件激光喷丸强化数值模拟与实验研究

    胡斌;李龙;

    利用有限元软件建立了T2铜合金小孔构件激光喷丸强化模型,结合实验分析,研究了T2铜合金小孔构件激光喷丸强化后孔壁表面质量,分析了不同喷丸次数(1次、 7次和15次)对孔壁强化效果的影响,研究了孔壁表面强化后残余应力分布和晶粒细化强化。结果表明,不同的激光喷丸次数会影响强化后孔壁的残余应力分析、晶粒细化和塑性变形量等;随着激光喷丸次数的增多,孔壁表面强化产生的残余压应力增大,孔壁变形倾斜角度增大;当激光喷丸强化次数增加到一定值后,孔壁表面强化产生的残余压应力增量降低,最大残余压应力稳定在400 MPa左右。

    2025年01期 v.32 132-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1988K]
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  • 高强钢冷金属过渡电弧增材制造单焊道形貌研究

    刘倩;李江波;刘嘉庚;卢秉恒;

    通过试验系统性研究了冷金属过渡电弧增材制造时焊接速度与送丝速度对高强钢焊道几何轮廓的影响规律,利用光学显微镜表征不同工艺条件时焊道几何尺寸及截面轮廓特征。建立焊接速度、送丝速度与焊道轮廓间的关联关系,确定合适的工艺参数窗口。基于MATLAB软件平台编写包含图像处理、轮廓提取与曲线拟合等功能在内的成套程序,将焊道轮廓测量结果与抛物线、椭圆、圆与余弦函数等拟合模型进行比较。结果表明,相比焊接速度,送丝速度对焊道轮廓的影响更大。随着送丝速度的增加,焊道轮廓由窄高状变为扁平状。抛物线对于窄高状焊道拟合效果最佳,而当焊道截面呈扁平状时,椭圆模型与试验数据吻合程度最高,为后续电弧增材制造部件控形提供支持。

    2025年01期 v.32 139-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 2017K]
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材料性能与变形理论

  • 耦合应变速率及尺寸效应的3102铝箔本构模型

    李萍;汪洋;张百顺;田辙环;祝梦臣;薛克敏;

    为研究3102铝合金在应变速率与尺寸效应耦合作用下的本构关系,利用单轴拉伸实验获得0.095~0.14mm厚度的3102铝合金在10~(-4)~10~(-1)s~(-1)应变速率下的真应力-真应变曲线,以此为基础构建了改进的Johnson-Cook本构模型,并利用DYNAFORM有限元仿真软件对3102铝合金室温拉深成形过程进行模拟预测。结果表明:随着应变速率和厚度的增加,3102铝合金的抗拉强度提高,表现出明显的应变速率敏感性和尺寸效应。利用改进的Johnson-Cook本构模型对真实应力进行预测,其相关系数与平均相对误差分别为0.991%和0.44%;将改进的本构模型应用于有限元仿真分析,通过对比实际成形零件减薄率与模拟预测值发现,二者的最大绝对误差为4.573%,表明改进的Johnson-Cook本构模型能够准确预测相应条件下的真实应力。

    2025年01期 v.32 145-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1557K]
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  • 应变速率对多晶纯铜晶格应变影响的数值模拟研究

    郑战光;孙煜航;孙腾;谢昌吉;黄增;

    为了掌握应变速率对面心立方金属晶格应变的影响规律,以多晶纯铜为例,基于晶体塑性有限元理论的开源软件DAMASK,探讨在不同应变速率加载下多晶纯铜内部晶格应变演化和分布的规律。结果表明,随着应变速率升高,材料内各{hkl}族的轴向晶格应变和横向晶格应变增加,同时轴向晶格应变分布和横向晶格应变分布的均匀性变差,且不同{hkl}族的晶格应变的演化与分布规律也不相同。加载过程中{200}族的晶格应变演化出现较为明显的非线性响应,改变应变速率对{200}族的晶格应变演化的影响较大。加载后{111}族的晶格应变分布的均匀性最好,并且在较高应变速率下{111}族的晶格应变分布仍有相对较好的均匀性。

    2025年01期 v.32 152-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 2149K]
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  • 考虑接触压力二阶导数连续性的粗糙表面弹塑性接触模型

    周炜;李鑫;肖罡;杨国庆;唐进元;

    针对现有粗糙表面弹塑性接触模型只考虑微凸体平均接触压力在屈服临界点零至一阶导数的连续性,且高阶导数不连续性的影响尚不明晰的问题,对微凸体弹塑性变形阶段平均接触压力与法向压入量之间的关系进行分析,提出了一种计入接触压力二阶导数连续性的粗糙表面弹塑性接触模型,并与现有粗糙表面弹塑性接触模型和实验数据进行对比分析。结果表明:所提模型所得微凸体接触压力曲线单调和连续性较好,且在屈服临界点一、二阶导数计算值与理论值更加相符;忽略二阶导数连续性导致接触求解存在一定偏差,该偏差随塑性指数的增大和表面间隙的减小而增大。

    2025年01期 v.32 161-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K]
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  • 激光高速应变对双态组织近α型Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织与性能的影响

    张镜;张凌峰;熊毅;姚怀;罗高丽;陈雪鹏;

    利用激光冲击强化使Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo (Ti80)合金表面产生严重塑性变形,借助SEM、 TEM和XRD等方法深入研究了表面严重塑性变形对Ti80合金显微组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明:激光冲击强化使Ti80合金表面产生无相变的严重塑性变形层,表层晶粒内部产生大量位错胞、位错墙、位错缠结等晶体缺陷。此外,通过位错间的相互作用,表面粗大晶粒细化至纳米级。晶粒细化和晶粒内高密度位错严重阻碍了位错的运动,从而增加了样品的硬度和强度。与原始试样相比, LSP处理试样的表面显微硬度提高了16.5%,产生了386.4 MPa的高幅残余压应力,在不牺牲延展性的前提下提高了强度。电化学和静态浸泡实验结果表明, LSP处理后试样的自腐蚀电位增加了77.7 m V vs. SCE,腐蚀电流密度和腐蚀速率分别降低了1.358μA·cm~(-2)、 0.08 mm·year~(-1),点蚀和晶间腐蚀现象减弱。这是由于LSP处理后样品晶粒得到细化,增强了表面结构的稳定性并提供了更多钝化膜的形核位点,从而提高了Ti80合金的耐腐蚀性能。

    2025年01期 v.32 168-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 2080K]
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  • 基于三维加工图的AZ31与GW83镁合金热加工可成形性对比研究

    曾健;董帅;王锋华;王甫霖;靳丽;董杰;

    为了研究传统商业牌号镁合金与稀土镁合金在热加工可成形性上的差异性,以传统商业牌号AZ31镁合金和高强韧GW83稀土镁合金为研究对象,分别在压缩温度300~450℃,应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下开展了热压缩实验,得到了两种合金的真应力-真应变关系曲线,对比分析了两种合金的热压缩变形特性。基于真应力-真应变曲线、动态材料模型和Murty失稳判据,分别建立了两种合金的三维加工图,预测了相应的安全区间和失稳区间,对比了两种合金的热加工可成形性。最后,以两种合金为原料,采用3组不同的工艺参数分别开展了针对同一规格薄壁管的反挤压成形实验。结果表明:与AZ31相比, GW83合金的安全区间较窄,失稳区间较宽,可成形性较差。以AZ31为原料反挤压成形的薄壁管外形较好且组织为细小的再结晶晶粒;而GW83合金在反挤压过程中成形困难,各组已成形薄壁管的边缘均发生了碎裂且组织中含有大量孪晶。验证了基于三维加工图实现不同材料可成形性预测方法的可行性。

    2025年01期 v.32 177-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1838K]
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  • 锻态42CrMoA钢热变形软化行为及微观组织演变研究

    陈迎庆;段兴旺;贾悦;车鑫;

    以锻态42CrMoA钢的热压缩实验为基础,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术对微观组织进行观察和分析。结果表明:当动态再结晶(DRX)完全时,真应力-真应变曲线有明显的峰值应力和软化特征;当DRX不完全时,真应力-真应变曲线没有明显的峰值应力和软化特征。结合EBSD数据可知,母相奥氏体亚结构影响马氏体相变。变形温度越低,应变速率越高,快速冷却后微观组织的中间取向差角晶界(MMAGBs)的比例和平均局部应变越大。由母相奥氏体晶粒和SEM下的微观组织可知,快速冷却后得到的马氏体组织分布与母相奥氏体分布有关,当母相奥氏体晶粒分布均匀时,马氏体组织分布有序和均匀;当母相奥氏体晶粒分布不均匀时,马氏体组织分布无序和不均匀。

    2025年01期 v.32 185-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 3544K]
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  • TA1纯钛平面各向异性变形行为及机制研究

    王旭;刘龙飞;卢立伟;吴志强;

    利用万能材料试验机开展了RD-ND平面内的TA1冷轧纯钛板圆柱试样在应变速率为1×10~(-2) s~(-1)下的压缩试验,研究了取样方向(RD-0°、 RD-45°和RD-90°)对其压缩性能的影响,并利用金相显微镜和电子背散射衍射技术对压缩前后试样的微观组织和变形机制进行了研究。结果表明:不同取向圆柱试样的塑性变形流动应力存在显著差异,从RD-0°到RD-90°试样,随着压缩方向与轧制方向夹角的增加,相应的塑性变形流动应力随之增加; RD-0°与RD-45°试样具有较高的应变硬化能力,而RD-90°试样应变硬化率敏感性较低,试样提前失去承载能力。圆柱试样在压缩变形过程中的塑性变形行为与压缩方向和轧制方向的夹角密切相关:在RD-0°试样压缩过程中,长条状晶粒被反向压缩,塑性变形由滑移主导,同时生成了大量的{11-20}孪晶起到协调变形作用;在RD-45°试样压缩过程中,易沿晶界发生剪切,变形机制以位错滑移为主;在RD-90°试样压缩时,轧制所形成的长条状晶粒被继续拉长,位错滑移或孪生都受到约束,容易形成裂纹。

    2025年01期 v.32 193-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 2359K]
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  • 双相区退火温度对高成形性双相钢拉伸变形行为的影响

    吴亚辉;李建英;谷田;刘春雨;韩冰;冯运莉;刘帅;

    利用单向拉伸、光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背向散射衍射研究了双相区退火温度对低碳高成形性冷轧双相钢微观组织、拉伸性能以及织构演化的影响。结果表明:冷轧试验钢在较低温度(820~860℃)退火时,试验钢获得铁素体+马氏体组织,随退火温度升高,马氏体含量增大,当退火温度达到900℃时,退火组织为铁素体+贝氏体+马氏体;随双相区退火温度升高,冷轧试验钢屈服强度升高,和抗拉强度先小幅降低后逐渐升高,但塑性降低, 840℃退火时,材料加工硬化指数及成形性最好;织构分析发现,试验钢在840℃退火时获得最强的γ纤维织构是其成形性能最优的主要原因。

    2025年01期 v.32 201-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 2002K]
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  • 直写成型金属微粒悬浮液流变特性及动力粘度研究

    (1.河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023 ; 2.有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心,河南洛阳471023);

    为制备出符合直写成型技术要求的金属微粒悬浮液,对金属微粒悬浮液的流变特性及动力粘度进行了研究。制备了具有不同动力粘度的金属微粒悬浮液,在室温下进行了动力粘度测试,依据内摩擦力理论对其流变特性及动力粘度进行了研究,分析了微粒体积分数及粒径对其流变特性及动力粘度的影响。结果表明, PVA溶液作为液相的金属微粒悬浮液具有直写成型技术要求的流变特性;调节微粒体积分数及粒径可以调控金属微粒悬浮液的动力粘度;通过Williamson模型及牛顿插值法量化了微粒体积分数与动力粘度之间的关系,提供了预测悬浮液动力粘度的方法。

    2025年01期 v.32 209-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 2046K]
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  • 热处理中双尺寸O相的变体选择和析出行为

    李宗泽;卫俊鑫;高志荣;袁振豪;曹守臻;韩建超;贾燚;

    为提高锻态Ti_2Al Nb基合金后续热变形能力,对多向锻造后的Ti_2Al Nb基合金进行了固溶+时效的热处理。研究分析了热处理前后的组织演变、力学性能以及O相的析出行为。结果表明:多向锻造后的空冷的Ti_2Al Nb合金,组织内析出大量针状O相,位错密度高,晶粒尺寸大,导致其伸长率较低。经过热处理后形成了B2基体+双尺板条/针状O相组织,位错密度降低, α2相以包析反应生成了rim-O相;晶粒内部的析出O相包含4种变体。O相在小角度晶界处沿两侧生长分布,而在大角度晶界处只沿单侧析出生长。热处理后的Ti_2Al Nb合金表现出显著提高的伸长率,增加了后续热变形的稳定性。

    2025年01期 v.32 218-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 2734K]
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  • 形变热处理对Incoloy 800合金组织及耐腐蚀性能的影响

    江鸿;刘航;强雨霖;张子旭;

    以95%冷轧获得的纳米晶Incoloy 800合金为对象,研究了不同退火温度下纳米晶材料的微观组织及在模拟Cl-的腐蚀环境中电化学腐蚀行为。结果表明:冷轧态合金微观组织得到显著细化, 500℃退火后合金得到初步回复,温度升高至600℃晶界变得清晰,同时出现析出相Ti C及Cr_(23)C_6。700℃退火后合金发生明显的再结晶,析出相Cr_(23)C_6大量增加,弥散分布于基体。冷轧态Incoloy 800合金耐腐蚀性能最好,高密度位错为表面钝化膜的形成提供位点,进入活化阶段钝化膜能降低腐蚀速率。其中, 600℃退火合金相较其他温度的耐腐蚀性能较好。700℃退火后, Cr_(23)C_6相大量析出,耐腐蚀性能最差。

    2025年01期 v.32 228-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1972K]
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  • 基于拉伸试验的DF断裂模型参数标定方法研究

    薛河;张嘉庆;张顺;张雨彪;朱佳珺;王帅;张建龙;

    现存DF断裂模型参数标定方法所需的试验数量较多,为减少其参数标定过程中所需的试验数量,提出了一种新的DF断裂模型参数标定方法。该方法选取304不锈钢为试验材料,利用平板拉伸试验结合有限元分析法构建模型,并通过单边缺口平板拉伸试验对其准确性进行了验证。利用ABAQUS自开发子程序VUMAT和单元删除技术实现了拉伸试验有限元断裂模拟,并对网格敏感性进行了分析。结果表明,使用新的参数标定方法校准后的DF断裂模型能够准确预测拉伸试样的载荷-位移曲线和断后形貌。有限元断裂模拟网格尺寸应与参数标定所用网格尺寸相同。此方法有助于工程结构断裂分析。

    2025年01期 v.32 235-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1575K]
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成形装备与智能制造

  • 非对称因素下热轧机工作辊耦合振动机理研究

    张明;丁子洪;杨彦博;牛国伟;

    针对实际热轧机振动现象,对热轧机轧制振动机理进行研究分析。考虑轧制变形区的动态特性,分别建立上下工作辊的轧制力模型与摩擦因数模型,体现实际轧制过程中上下工作辊不同的动态特性。结合上下工作辊不同的等效水平刚度和等效水平阻尼,建立热轧机结构模型,并对该模型进行模拟仿真分析。仿真结果表明,热轧机振动形式表现为上下工作辊在水平和扭转振动时均为反向振动,模拟振动频率与实际振动频率在一定误差范围内,模拟振动幅值与实际振动幅值相符。最后分析了热轧机结构和轧制工艺参数对热轧机振动的影响,并对其进行热轧机振动抑振分析,结果表明增大工作辊的最大静摩擦因数、适当增大下工作辊的半径可以有效控制热轧机振动的幅度。

    2025年01期 v.32 242-254页 [查看摘要][在线阅读][下载 3679K]
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  • 基于特征点检测的热态H型钢断面尺寸测量算法研究

    郑宪广;刘元铭;杜旺哲;陈康辉;王涛;王志华;

    针对当前热态H型钢断面全尺寸测量需求,设计了一种基于线结构光的热态H型钢断面尺寸测量系统。测量系统由4个线结构光子系统、 H型钢、电机等组成,通过各侧相机对H型钢进行图像采集,并将测量数据拼接实现热态H型钢断面全尺寸测量。为实现热态H型钢断面轮廓信息的精确提取,提出一种基于法线的高斯滤波线结构光中心线提取方法,分析高斯滤波对线结构光截面灰度分布对称均匀程度的影响规律,利用几何矩构建高斯截面灰度分布模型;在构建的模型基础上,设计一种基于法线的线结构光中心线提取方法,根据初提取中心线法线方向进行中心坐标计算和插值优化,实现热态H型钢线结构光图像中心线快速高精度提取。设计一种基于特征点检测的热态H型钢断面尺寸测量算法,分析热态H型钢轮廓形状特点和数学特征,拾取尺寸特征点,实现热态H型钢断面全尺寸测量。结果表明,与考虑膨胀系数后的热态H型钢尺寸相比,高度、宽度和翼缘的最大相对误差分别为0.06%、 1.8%和1.76%;腹板厚度最大绝对误差为0.23 mm。提出的测量算法满足测量需求,能够实现热态H型钢断面尺寸测量。

    2025年01期 v.32 255-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 2648K]
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  • 《塑性工程学报》征稿简则

    <正>《塑性工程学报》(ISSN1007-2012,JournalofPlasticityEngineering)为中文月刊,全国中文核心期刊,是由中国科学技术协会主管、中国机械工程学会主办的学术期刊,国内外公开发行。被国内外众多知名数据库收录:中文核心期刊要目总览(北大)、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊、RCCSE中国核心学术期刊、中国科技期刊引证报告统计源核心期刊、中国科技核心期刊(中国科技论文统计源期刊)、中国学术期刊文摘数据库(核心版,CSAD-C)、中国学术期刊综合评价数据库、国外被美国化学文摘CA及美国《剑桥科学文摘材料信息》(CSA:MI)、荷兰爱思维尔公司Scopus数据库、《日本科学技术振兴机构中国文献数据库》等。一、征文范围面向国内外征稿,主要报道与塑性成形领域及其交叉学科相关的前沿性、创新性的基础理论研究及工程技术应用等优秀科研成果。主要发表涉及本专业发展的基础理论,国家基金、省、部级基金资助项目论文、课题研究论文;本专业优秀博士生、硕士生论文;本专业国内外学术动态、信息;本专业各种理论问题的回顾及反映学科最新进展的综述等。优先录用基金支持的研究论文。本刊刊登的稿件一般以收稿和确定刊用的时间先后为序刊载,见刊时间短,对于具有创新性、开拓性、前沿性的研究成果和特约高水平稿件,本刊可免除出版费用或给予奖励并优先网络出版。

    2025年01期 v.32 269页 [查看摘要][在线阅读][下载 584K]
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