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热轧Q235碳钢复合板有限元模拟及试验分析

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热加工工艺 2024年

作者：牛高林李海斌徐惠婷宁可李扬帅美荣祁宏鹏太原科技大学重型机械教育部工程研究中心

通过热力耦合有限元仿真计算了不同压下率的不锈钢/碳钢复合板热轧过程中温度变化与轧后残余应力。结果表明，轧制结束后，对碳钢而言，压下率20%试样比10%的试样温度低18℃，压下率为35%时，温度下降速率明显变快，比10%试样温度降低5... 详细信息

通过热力耦合有限元仿真计算了不同压下率的不锈钢/碳钢复合板热轧过程中温度变化与轧后残余应力。结果表明，轧制结束后，对碳钢而言，压下率20%试样比10%的试样温度低18℃，压下率为35%时，温度下降速率明显变快，比10%试样温度降低52℃；压下率40%试样比10%试样温度低67℃。对不锈钢而言，压下率由10%增加至20%时，试样平均残余应力由63.7 MPa提高至81.7 MPa；压下率增加至35%，平均残余应力为141.5 MPa；压下率40%试样的残余应力最大。实验结果表明，基板碳钢中珠光体体积分数随平均残余应力增加而减小。未轧制试样珠光体体积分数为12%；当压下率达到40%，珠光体体积分数仅为5%。

关键词：热轧复合板有限元仿真残余应力珠光体体积

12Cr13马氏体不锈钢热变形行为及微观组织分析

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塑性工程学报 2024年第9期31卷 160-171页

作者：周路帅美荣田奇张宇航郭星星太原科技大学高端重型机械装备研究院山西太原030024 山西太钢不锈钢股份有限公司山西太原030003

基于变形温度950~1150℃、应变速率0.1~10 s^(-1)等温热压缩实验数据,构建12Cr13钢的流变应力模型和热加工图,通过研究热变形中金属的微观组织演变规律,并优化工艺,使马氏体大角度晶界以及晶界密度均显著增加。研究结果表明:在低温低应... 详细信息

基于变形温度950~1150℃、应变速率0.1~10 s^(-1)等温热压缩实验数据,构建12Cr13钢的流变应力模型和热加工图,通过研究热变形中金属的微观组织演变规律,并优化工艺,使马氏体大角度晶界以及晶界密度均显著增加。研究结果表明:在低温低应变速率(950℃/0.1 s^(-1))条件下,原子空位扩散和位错滑移困难,此时动态再结晶不充分,动态回复占主导变形机制;然而在高温中应变速率(1100℃/1 s^(-1))条件下,再结晶晶粒数目显著增多,表现为锯齿状不连续动态再结晶特征,实现了晶粒细化,提高了材料的强韧性;此时δ铁素体相占比较少,δ铁素体相呈现等轴状分布,且晶界棱角形貌稳定存在。进一步研究发现,变形温度和应变速率同样对马氏体钢固态相转变影响显著,较高的变形速率对δ铁素体相的析出产生正面影响,而变形温度的影响归功于固态相变的驱动力。

关键词：马氏体不锈钢热变形微观组织演变固态相变

基于多物理场耦合的Q345钢应力腐蚀行为研究

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润滑与密封 2024年第2期49卷 36-42页

作者：裴文乐裴兵兵王建梅帅美荣谢壮壮太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024

海上风力机组的支撑结构和相应的变压器平台极易受到腐蚀,腐蚀缺陷会导致应力集中,从而严重影响风机设备的使用寿命。以Q345钢为研究对象,采用COMSOL多物理场仿真软件建立一种Q345钢表面腐蚀缺陷生长预测的有限元模型,模拟研究海洋环境... 详细信息

海上风力机组的支撑结构和相应的变压器平台极易受到腐蚀,腐蚀缺陷会导致应力集中,从而严重影响风机设备的使用寿命。以Q345钢为研究对象,采用COMSOL多物理场仿真软件建立一种Q345钢表面腐蚀缺陷生长预测的有限元模型,模拟研究海洋环境中Q345钢的应力腐蚀行为。通过电化学腐蚀试验得出Q345钢的Tafel关系,应用多物理场耦合计算应力对腐蚀缺陷处电化学腐蚀的影响,结合Faraday定律开展腐蚀缺陷的生长预测。结果表明:随着拉伸应变和缺陷深度的增加,缺陷处的应力也随着增加,加速了缺陷处的失效;当应力在缺陷处引起塑性变形时,局部腐蚀活性显著增强;在缺陷处的力学和电化学效应改变了缺陷中心的应力分布,增强了缺陷中心腐蚀速率。

关键词： Q345钢电化学腐蚀海上风电缺陷多物理场耦合

Effect of Precipitate Phases and Grain Size on Mechanical Properties of Inconel 718 Superalloy After Various Heat Treatments

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稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2131-2136页

作者： Zhang Min Ma Chuanchuan Xue Chun Zhong Wenchang Gao Bo Shuai Meirong Tuo Leifeng Chu Zhibing School of Materials Science and Engineering Taiyuan University of Science and TechnologyTaiyuan 030024China

Various heat treatments were conducted on Inconel 718 superalloy,and the resultant microstructures and properties were investigated to analyze the mechanisms of heat *** show that the type and quantity of precipitate phases and the grain size have different effects on the properties of Inconel 718 superalloy after various heat ***γ"andγ'phases as well as grain size mainly influence the strength,and theδphase mainly influences the ***,the precipitation ofγ"andγ'strengthening phases can improve the yield *** alloy strength is inversely proportional to mean grain size when theγ"andγ'phases have similar *** plasticity is susceptible to the content and shape ofδphase.A proper amount ofδphase is beneficial to the plasticity,but excessiveδphase degrades plasticity.

关键词： heat treatment superalloy precipitates grain size mechanical properties

TC4钛合金棒材精密连轧宽展模型研究(英文)

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稀有金属材料与工程 2013年第5期42卷 909-913页

作者：帅美荣黄庆学朱艳春潘露太原科技大学山西太原030024 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072

为了保证三辊连轧过程中棒材的成型精度,研究了TC4钛合金棒材的宽展。采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,在Marc有限元平台上,研究轧制工艺参数(轧制温度、轧制速度、孔型内切圆直径、轧辊直径、摩擦系数)对宽展的影响,并分析... 详细信息

为了保证三辊连轧过程中棒材的成型精度,研究了TC4钛合金棒材的宽展。采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,在Marc有限元平台上,研究轧制工艺参数(轧制温度、轧制速度、孔型内切圆直径、轧辊直径、摩擦系数)对宽展的影响,并分析了各参数的影响显著性顺序。在此基础上,建立了三辊轧制TC4棒材的宽展模型。试验在自行研制的8机架Y型连轧机上进行,孔型系统为平三角-圆。宽展测量结果和模型计算结果吻合较好。

关键词： TC4棒材宽展正交试验数值模拟

TC11钛合金棒材热连轧过程力能参数分析(英文)

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稀有金属材料与工程 2012年第6期41卷 952-957页

作者：帅美荣黄庆学秦建平朱艳春太原科技大学山西太原030024 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072

将Ф25 mm 的 TC11 钛合金棒材在四机架 Y 型轧机上连轧至Ф17 mm,孔型系统选为平三角-圆-平三角-圆。试验测试了轧件入口温度为 950 ℃时在四机架连轧过程中的温降,以及轧件温度为 750, 850, 950, 1050 ℃时不同压下量对应的轧制力、... 详细信息

将Ф25 mm 的 TC11 钛合金棒材在四机架 Y 型轧机上连轧至Ф17 mm,孔型系统选为平三角-圆-平三角-圆。试验测试了轧件入口温度为 950 ℃时在四机架连轧过程中的温降,以及轧件温度为 750, 850, 950, 1050 ℃时不同压下量对应的轧制力、轧制力矩值;分析了轧件在不同孔型中轧制时的变形区几何形状;修正了轧制力数学模型;计算值与试验值偏差较小。因此,该数学模型计算的轧制力可以为 Y 型三辊轧制钛合金棒材提供理论研究和工程实践基础。

关键词： TC11 棒材温度轧制力轧制力矩

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锡原子在25钢表面的扩散行为

材料热处理学报 2014年第3期35卷 204-208页

作者：李海斌黄庆学帅美荣王建梅马勤兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

研究了25钢在290、310℃热浸锡的扩散行为,通过扫描电镜、线扫描等方法分析锡原子在基体表面的扩散。结果表明,外部锡原子扩散前具有的动能转变为进入基体内部的势能,而锡原子扩散进入基体表面的深度由原子间碰撞角度决定;由此得出扩散... 详细信息

研究了25钢在290、310℃热浸锡的扩散行为,通过扫描电镜、线扫描等方法分析锡原子在基体表面的扩散。结果表明,外部锡原子扩散前具有的动能转变为进入基体内部的势能,而锡原子扩散进入基体表面的深度由原子间碰撞角度决定;由此得出扩散均匀层及非均匀层锡原子所具有的势能值。25钢与锡之间粘接强度随扩散锡原子势能值增加而增大,由实验结果得出扩散反应在20 min达到平衡,其粘接强度达到最佳值。

关键词：锡原子扩散碰撞角度势能

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棒材三辊孔型自由宽展流动模型

锻压技术 2021年第11期46卷 207-214页

作者：常彬彬帅美荣刘鑫太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024

棒材三辊成形具有在短时间内实现控温连轧、在交变应力作用下发生累积大变形的特征,尤其适合于变形温度区间窄、变形抗力高的金属连续成形。金属塑性形变规律的研究对于连续轧制稳定性、产品精确成形和优异综合性能具有重要影响。通过... 详细信息

棒材三辊成形具有在短时间内实现控温连轧、在交变应力作用下发生累积大变形的特征,尤其适合于变形温度区间窄、变形抗力高的金属连续成形。金属塑性形变规律的研究对于连续轧制稳定性、产品精确成形和优异综合性能具有重要影响。通过数值模拟研究TC4钛合金棒材在三辊连轧过程中金属塑性应变和辊缝区域金属流动的规律,结合孔型宽展计算公式,进一步完善构建不同孔型系统辊缝区域金属质点的自由宽展流动模型,从而能够精确表征变形体的几何轮廓和出口横断面积。并在三辊轧机上进行TC4钛合金棒材连轧试验,获取的试验样品尺寸精度检测结果与模拟结果吻合较好。因此,建立的自由宽展流动模型有效地提高了棒材连轧成形的稳定性和成材率,为高性能材料制备提供理论依据。

关键词：三辊孔型塑性应变流动规律自由宽展流动模型出口横断面

基于“多线段三角孔型系统”轧制TC4合金棒材变形特征研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2017年第10期46卷 2770-2774页

作者：帅美荣刘昊李海滨黄志权黄庆学太原科技大学山西太原030024 山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室山西太原030024

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棒材在热连轧过程中的变形特征,轧制... 详细信息

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棒材在热连轧过程中的变形特征,轧制稳定性及温度分布;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"孔型系统,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。

关键词： TC4棒材多线段三角孔型轧制稳定性温度分布