<正>《塑性工程学报》(ISSN 1007-2012, Journal of Plasticity Engineering)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。
通过波纹辊轧制工艺,在900℃下系统探究了压下率(15%~40%)对TA1/945复合板微观组织与力学性能的影响。结果表明,不同压下率下945钢侧均为再结晶组织,随着压下率的增大,945钢侧晶粒发生细化,而TA1侧再结晶比例逐渐升高。TA1/945复合板的剪切强度随压下率增大表现为先增大后减小的趋势,在压下率为27%时界面结合强度最优(波峰位置357.34 MPa,波谷位置达372.14 MPa)。小压下率(15%)时表现为界面脆性断裂,而大压下率(40%)下因界面强度超越TA1基体引发韧性断裂。TA1/945复合板剪切强度既依赖于界面的结合强度也依赖于TA1基体强度。
针对当前阶梯式无铆连接机理不明的问题,通过阶梯式无铆连接工艺实验系统探究了成形力(35~50 kN)对接头成形质量、力学性能及失效模式的影响规律。结果表明:当成形力为35 kN时无法形成有效互锁结构;在40~50 kN范围内,随成形力增加,互锁值与颈厚值分别提升150.00%和12.00%,底厚值降低34.97%,材料流动深度显著增强。力学性能分析显示,接头的抗剪载荷与能量吸收值随成形力呈正相关,50 kN时分别达到3202.45 N和2.83 J,较40 kN提升15.49%和45.88%。宏观失效分析表明,阶梯式无铆接头主要呈现颈部断裂模式。证实阶梯式无铆连接通过调控材料塑性流动可实现高强度轻量化连接,为航空轻量化工装夹具的高效连接提供了工艺优化依据。
采用Gleeble-3800热模拟试验机对Mg-9.78Gd-3.78Y-2.14Zn-0.44Zr稀土镁合金进行高温热压缩实验(变形温度400~500℃、应变速率0.001~1 s-1),系统研究了其热变形行为及微观组织演变规律。实验数据表明:材料的峰值流变应力与温度呈负相关,而与应变速率呈正相关,表现出典型的正应变速率敏感性。基于Arrhenius模型构建了本构方程,计算得到热变形激活能Q=276.64 kJ·mol-1,应力指数n=8.68。基于动态材料模型(DMM)构建了热加工图,发现合金在460~500℃、0.001~0.01 s-1参数区间具有高功率耗散率(η>0.3),对应动态再结晶主导的安全加工区。运用热加工图对改善材料的加工性能、控制组织结构以及避免缺陷的产生具有重要意义。微观组织分析表明,高温低应变速率条件促进动态再结晶,晶内层片状LPSO相通过扭折协调变形。此外,通过加工硬化率分析确定了动态再结晶临界应变与峰值应变的关系(εc=0.44εp)。
利用分子动力学模拟方法研究了不同加载方式对FeCrNi钢奥氏体混晶组织试样协调变形行为的影响。结果表明,压缩变形的初始屈服应力最高,拉伸变形次之,剪切变形最低;屈服应力之后,压缩流变应力呈现硬化行为,拉伸流变应力呈现软化行为,而剪切流变应力呈现理想的稳态流变行为。不同加载方式下混晶组织试样内的位错、层错、孪晶占比和分布表明,压缩载荷下,混晶组织试样中心粗大晶粒首先发生伴随转动的压缩变形;随着压下率的增大,中心粗大晶粒压扁的同时内部取向逐渐分区细化,周围细小的晶粒逐渐发生协调变形。剪切和拉伸载荷作用的过程中,粗大晶粒周围的细小晶粒首先发生变形。随着变形量的增大,中心粗晶在位错的增殖和缠结下逐渐发生变形。
在变形温度为823~1023 K及应变速率为0.001~1 s-1的条件下,采用Gleeble-3500热模拟试验机对CuAlMnNi形状记忆合金进行热压缩试验。当温度低于908 K时,CuAlMnNi形状记忆合金具有双相(α+β相)组织;当温度高于908 K时,合金具有单相(β相)组织。根据真应力-真应变曲线,合金的流变应力随着温度的增加以及应变速率的降低而减小。基于Arrhenius模型分别计算了单相区、双相区以及整个变形温度范围内合金的热激活能及其他模型参数,建立了相应的应变补偿型Arrhenius本构方程。该组方程与试验结果具有较好的一致性,可用于CuAlMnNi合金含相变热加工过程的研究。
针对采用嵌套循环结构的传统影响函数法中计算时间长、结果不易收敛,使用浮动坐标描述轧辊变形的协调关系,带钢与工作辊、工作辊与中间辊以及中间辊和支撑辊间中心压扁量需要假设,半辊系建模难以合理模拟窜辊引起的辊缝倾斜等问题,在传统影响函数法的基础上,重构了影响函数法的计算流程,将轧后厚度分布作为已知量,将辊间压力和中心压扁量作为直接变量,通过添加轧制力约束方程,构建了描述辊系变形的矩阵,提出了一种求解辊系弹性变形的整体矩阵迭代法,用于快速计算不同工况下的轧辊弹性压扁与辊间接触压力。详细描述了新方法设计思路、计算流程以及注意事项;计算实例表明:新方法相对传统影响函数法减少了循环层数,计算时间显著缩短,并可以针对非对称工况进行分析,与不同工况的有限元分析结果对比,验证了该方法的可靠性,但目前该方法不适合于常规工艺参数对轧制影响规律的研究,仍有一定的改进空间。
局部加载成形过程中子模具运动变换与控制是低能耗高效局部加载成形的关键。阐明了实现多道次局部加载成形过程的子模具运动与变形和约束功能变换的阀控液压系统工作原理,基于位置控制设计多道次局部加载成形试验样机运动控制系统,构建了10 t变形载荷和2 t约束载荷的双动局部加载成形试验样机,基于CODESYS和C++软件环境开发了具备良好的人机交互性界面的控制软件,开展了2道次局部加载成形试验,试验结果表明构建的硬件平台和开发的软件系统达到了预期的设计要求,为后续大吨位局部加载成形设备控制系统设计与开发提供基础。
以TC4钛合金实际温镦成形工艺为研究对象,开展了400~800℃条件下不同变形程度的温镦试验,重点研究了不同变形温度与变形程度对温镦后变形区微观组织演化及绝热剪切行为的影响。通过对温镦后TC4钛合金试件的宏观开裂、内部微裂纹以及绝热剪切带特征的综合分析,确定了TC4钛合金的温镦成形工艺窗口。结果表明,绝热剪切带是TC4钛合金温镦成形中发生失稳开裂的关键前兆特征,温度为400~550℃、镦粗变形程度为60%~83%是发生开裂的高度敏感区;同时,该温度区间内试样更易出现鼓出不连续和形状不对称,进一步促进绝热剪切带开裂倾向。为降低开裂风险,多工位温镦的大变形阶段宜在700~800℃范围内完成。
针对传统双板件电磁成形中金属板件变形均匀度不足的瓶颈问题,创新性地提出基于外凸型线圈的双板件电磁成形方法。选取AA1060铝板为研究对象,通过COMSOL多物理场耦合平台构建外凸型线圈驱动双板件成形的二维轴对称模型,系统分析电磁-力耦合作用机理。外凸型线圈通过增强板件端部区域涡流密度实现轴向电磁力分布的优化调控。仿真结果表明,传统双板件电磁成形时Dz为25.80 mm,采用基于外凸型线圈的双板件电磁成形的Dz为44.28 mm,基于外凸型线圈的均匀区域是传统线圈均匀区域的1.71倍。该新型线圈结构能有效改善双板件成形均匀性,为双板件电磁成形工件质量的提高提供了新的解决方案。