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铝/钢双金属管电磁缩径数值模拟

哈尔滨工业大学学报 2021年第2期53卷 155-161页

作者：薛克敏陈鹏严思梁李萍合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 金属精密热加工国防科技重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为指导实际双金属管精确成形工艺,基于LS-Dyna对铝/钢双金属管电磁缩径连接进行了结构场-电磁场耦合的有限元数值模拟,研究了内外管壁厚比值、内外管间隙、放电电压以及芯模对成形质量的影响规律.结果表明:内外管壁厚比值过小易引起内... 详细信息

为指导实际双金属管精确成形工艺,基于LS-Dyna对铝/钢双金属管电磁缩径连接进行了结构场-电磁场耦合的有限元数值模拟,研究了内外管壁厚比值、内外管间隙、放电电压以及芯模对成形质量的影响规律.结果表明:内外管壁厚比值过小易引起内外管连接不紧密,比值过大易导致内管凹陷和外管开裂;随着放电电压增大或内外管间距的减小,外管缩径冲击力增大,导致内管周向应力的急剧增大和失稳起皱,同时造成外管开裂;而随着放电电压减小或内外管间距的增大,外管相对的缩径冲击力减小,内管会因无法经历一个有效的形变回弹过程导致内外管有效连接区域逐渐减小;采用弹性芯模可一定程度抑制开裂等宏观缺陷的产生,同时也能适当增加内管的回弹.最后,基于理论计算与有限元仿真获得复合管电磁成形规律和缺陷控制理论,以增大有效连接区域长度、减少宏观缺陷为目标进行优化,在施加弹性芯模的状态下,内管壁厚维持1 mm不变,外管壁厚取1.5 mm,内外管间隙取0.7 mm,放电电压取50 kV时得到的成形质量最佳.

关键词：双金属管电磁缩径成形数值模拟连接质量成形规律

高压扭转法制备非均匀层状结构Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的组织演变与力学性能

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稀有金属材料与工程 2021年第9期50卷 3125-3132页

作者：薛克敏王薄笑天吴广善严思梁李萍合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

采用透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)和Instron试验机对试验温度400℃下高压扭转变形加工的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行组织和力学性能的表征与测试。结果表明,变形试样的晶界和晶粒中的第二相明显被破碎和细化,晶界无沉淀析出... 详细信息

采用透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)和Instron试验机对试验温度400℃下高压扭转变形加工的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行组织和力学性能的表征与测试。结果表明,变形试样的晶界和晶粒中的第二相明显被破碎和细化,晶界无沉淀析出带宽度变窄,大大提高了变形试样的强度和塑性。初始样品的晶粒取向是随机分布的。当应变较小时,试样的晶粒尺寸、晶粒取向和局部取向差异均呈现非均匀的片层状分布。由于非均匀层状组织在变形过程中产生的背应力强化效应,0.5圈变形试样的力学性能最好。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金高压扭转不均匀片层状组织第二相力学性能

模压变形中国低活化马氏体钢沉淀相对其力学性能的影响

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金属学报 2021年第7期57卷 903-912页

作者：薛克敏盛杰严思梁田文春李萍合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009

采用室温拉伸、500℃高温拉伸、显微硬度、SEM、TEM等方法研究中国低活化马氏体钢(CLAM钢)多道次模压变形诱导沉淀相回溶和析出对力学性能的影响。结果表明,三道次模压变形后,有效细化了晶粒和沉淀相,尺寸为5μm以上的晶粒所占体积分数... 详细信息

采用室温拉伸、500℃高温拉伸、显微硬度、SEM、TEM等方法研究中国低活化马氏体钢(CLAM钢)多道次模压变形诱导沉淀相回溶和析出对力学性能的影响。结果表明,三道次模压变形后,有效细化了晶粒和沉淀相,尺寸为5μm以上的晶粒所占体积分数减小为0.49%,M_(23)C_(6)相和MX相平均尺寸分别从107.32和17.12 nm减小到93.97和13.59 nm。累积应变为2.32时,抗拉强度和硬度分别为720 MPa和2.46 GPa,较变形前分别增加了22.87%和12.33%;当累积应变达到3.48时,与累积应变为2.32时相比其强度降低了4.31%,硬度和延伸率分别上升了2.03%和6.27%,该变化与变形过程中发生明显的沉淀相回溶有关。

关键词：中国低活化马氏体钢限制性模压析出强化力学性能

基于往复挤压的7034铝合金形变热处理强韧化机制研究

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稀有金属材料与工程 2023年第9期52卷 3089-3096页

作者：薛克敏张峻源严思梁许兵李萍合肥工业大学材料科学与工程学院高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心安徽合肥230009

为提高7034铝合金微观组织均匀性和综合力学性能,开展了往复挤压剧烈塑性变形工艺与固溶时效制度的优化设计研究,并表征了不同变形-热处理方案下材料力学性能、晶粒与第二相尺寸分布、位错组态演化的定量规律,建立了塑性变形和热处理制... 详细信息

为提高7034铝合金微观组织均匀性和综合力学性能,开展了往复挤压剧烈塑性变形工艺与固溶时效制度的优化设计研究,并表征了不同变形-热处理方案下材料力学性能、晶粒与第二相尺寸分布、位错组态演化的定量规律,建立了塑性变形和热处理制度与7034铝合金的微观组织和力学性能的关联关系。结果表明:经过3道次往复挤压,平均晶粒尺寸由初始态的59μm细化到7.4μm,平均晶粒尺寸标准差从1道次的3.05下降到3道次的0.8;固溶时效处理后析出相的强化效果强于细晶强化效果,导致延伸率从往复挤压变形态的15%降低到4%;相较于双级固溶时效,单级固溶时效处理后的MgZn2相尺寸更细小,密度更高,且多为半共格的η′相,位错塞积演变为亚晶,二者交互作用更强,起到更好的强化效果。最优热处理制度为单级固溶+单级时效,在此条件下,抗拉强度与延伸率分别达到747 MPa和4.3%,优于双级固溶+双级时效制度。

关键词： 7034铝合金往复挤压微观组织力学性能析出相

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高压扭转制备钨铜梯度材料的仿真和实验研究

稀有金属材料与工程 2022年第4期51卷 1371-1377页

作者：王雪陈广清王明明严思梁薛克敏合肥工业大学材料学院安徽合肥230009

采用ABAQUS软件对钨铜材料高压扭转变形进行有限元模拟,分析了扭转变形过程中的应力场分布和应变累积状态,以及压力和温度对界面层应变累积的影响。模拟结果表明,铜在高压扭转(HPT)变形过程中为剪切变形的主要承受方,钨未得到充分的剪... 详细信息

采用ABAQUS软件对钨铜材料高压扭转变形进行有限元模拟,分析了扭转变形过程中的应力场分布和应变累积状态,以及压力和温度对界面层应变累积的影响。模拟结果表明,铜在高压扭转(HPT)变形过程中为剪切变形的主要承受方,钨未得到充分的剪切变形,界面层应变累积最大;较高的温度和压力有利于界面层的应变累积,但温度的提升效果并不显著,并且高压力和高温度易导致铜反挤和模具失效。在300℃、1 GPa、扭转5圈的工艺条件下采用高压扭转工艺制备了界面连接质量良好的钨铜梯度材料。实验结果表明,随着扭转半径的增大,钨和铜的组织均得到显著细化,平均晶粒尺寸分别约为32.6和0.28μm,并且在界面处出现晶粒尺寸为4.8~6.75μm的铜组织过渡层;界面处钨和铜结合良好,钨和铜元素的扩散距离分别约为1.74和2.59μm。铜的显微硬度(HV)由初始态的790 MPa提升至1310MPa,界面处钨的显微硬度由初始的3470MPa提高到4240MPa,表明大变形条件下的晶粒细化和缺陷累积有利于界面连接和性能提升。

关键词：钨铜梯度材料高压扭转有限元模拟微观组织显微硬度

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预变形TA15合金脉冲电处理球化行为研究

稀有金属材料与工程 2023年第5期52卷 1783-1790页

作者：严思梁时迎宾张晓丽李萍薛克敏合肥工业大学材料科学与工程学院高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心安徽合肥230009 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

开展了预变形片层组织TA15合金电脉冲处理实验,对片层组织形貌及位错、界面结构进行表征,深入分析预变形片层组织TA15合金在脉冲电流作用下的微观组织演变机理。结果表明,电脉冲促进TA15合金中的原子扩散和缺陷反应,从而使片层组织发生... 详细信息

开展了预变形片层组织TA15合金电脉冲处理实验,对片层组织形貌及位错、界面结构进行表征,深入分析预变形片层组织TA15合金在脉冲电流作用下的微观组织演变机理。结果表明,电脉冲促进TA15合金中的原子扩散和缺陷反应,从而使片层组织发生电致静态球化;且随着电流密度增大和通电时间的延长,片层组织球化率增大,平均晶粒尺寸先增大后减小。α相球化前期由末端迁移机制控制,后期受晶界分离和Ostwald熟化控制,而β相球化的主要机制是晶界分离。电脉冲处理后球化α相的新生界面强化导致材料硬度最大提升26.41%。

关键词：电脉冲处理 TA15合金预变形片层球化

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钛单晶纳米柱拉压不对称性的分子动力学模拟

稀有金属材料与工程 2019年第6期48卷 1835-1840页

作者：李萍储潜严思梁纪小虎薛克敏合肥工业大学

基于分子动力学模拟,通过研究钛单晶纳米柱在拉伸和压缩下的力学响应特征及晶体结构演化行为,揭示其塑性变形机制。结果表明,沿[0001]晶向拉伸条件下,主要塑性变形机制为伴生的{1012}孪晶和基面层错;而沿[0001]晶向压缩条件下,基面位错... 详细信息

基于分子动力学模拟,通过研究钛单晶纳米柱在拉伸和压缩下的力学响应特征及晶体结构演化行为,揭示其塑性变形机制。结果表明,沿[0001]晶向拉伸条件下,主要塑性变形机制为伴生的{1012}孪晶和基面层错;而沿[0001]晶向压缩条件下,基面位错作为优先形核的缺陷参与到塑性变形过程,随后锥面位错出现并协调了轴向和横向变形,压缩条件下无孪晶产生。拉伸模拟过程中,观察到一种有别于传统孪生的晶体再取向现象,其孪晶与基体间呈现基面/柱面对应关系。

关键词：分子动力学钛单晶晶体再取向孪生位错

低活化马氏体钢限制性模压织构演化行为及力学性能研究

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原子能科学技术 2021年第6期55卷 1075-1082页

作者：李萍宋杰盛杰严思梁薛克敏合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

利用低活化马氏体钢在500、600℃下进行了多道次限制性模压(CGP)实验,研究了不同温度下变形道次对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:经3道次CGP变形后,低活化马氏体钢的平均晶粒尺寸从初始回火态的1.37μm细化到0.88μm;马氏体中... 详细信息

利用低活化马氏体钢在500、600℃下进行了多道次限制性模压(CGP)实验,研究了不同温度下变形道次对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:经3道次CGP变形后,低活化马氏体钢的平均晶粒尺寸从初始回火态的1.37μm细化到0.88μm;马氏体中形成了明显的(121)[012]、(011)[111]、(101)[111][JP]织构,同时有(213)[111]织构出现,{112}{111}面织构的出现有效提升了材料的拉伸性能;铁素体中出现(012)[021]织构和明显的{013}〈113〉织构;抗拉强度与硬度显著上升,延伸率小幅降低。500℃下,抗拉强度经过1道次CGP变形后从初始态的586.31 MPa提升至693.01 MPa,3道次后又略下降至689.74 MPa;延伸率从初始态的18.59%降至12.13%。600℃下,抗拉强度经过1道次CGP变形后提升至685.97 MPa,3道次CGP变形后又略下降至679.30 MPa;延伸率降至15.62%。上述结果证明,CGP变形是提升低活化钢板力学性能的有效方法之一。

关键词：限制性模压低活化马氏体钢织构演化力学性能

Morphology development of elongated α phases in hot working of large-scale titanium alloy plate

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2013年第12期23卷 3508-3516页

作者：樊晓光杨合高鹏飞严思梁西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室西安710072

The role of subtransus hot working on microstructure morphology of TA15 titanium alloy plate with elongatedαphases was studied by quantitative metallography on different sections. The results show that the microstructure morphology is mainly affected by loading direction. When the sample is compressed along normal direction, microstructure on the section vertical to normal direction has equiaxed primaryαphase but microstructure on the section vertical to rolling direction has strip primaryαphase with long axis along tangential direction. When the sample is compressed along rolling direction, microstructure on the section vertical to normal direction has strip primaryαphase elongated along tangential direction but microstructure on the section vertical to rolling direction consists of strip and irregular broad-band primaryαphase. The strip primaryαphase aspect ratio is smaller at lower temperature due to the dynamic break-down ofαphase. The difference on primaryαphase aspect ratio between different sections decreases after compression along distinct directions in two loading passes, suggesting the improvement of equiaxity of primaryαphase.

关键词： microstructure morphology TA15 titanium alloy elongatedαphases subtransus hot working