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硼酸镁晶须增强铝基复合材料塑性成形的试验研究与数值模拟

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硼酸镁晶须增强铝基复合材料塑性成形的试验研究与数值模拟

作者：方光锦青海大学

学位级别：硕士

用超声搅拌法制备了低体积分数Mg2B2O5w/ZL109铝基复合材料，对所制备复合材料分别进行了510℃均匀化处理和290℃去应力退火。然后，对铸态复合材料、去应力退火态和均匀化处理态的复合材料分别进行了热压缩试验，研究了其高温流变规律... 详细信息

用超声搅拌法制备了低体积分数Mg2B2O5w/ZL109铝基复合材料，对所制备复合材料分别进行了510℃均匀化处理和290℃去应力退火。然后，对铸态复合材料、去应力退火态和均匀化处理态的复合材料分别进行了热压缩试验，研究了其高温流变规律，通过建立双曲正弦函数描述复合材料流变行为，计算其本构方程。用DEFROM-3D软件模拟复合材料等温挤压过程，分析等温挤压过程中的温度场、应力场、应变场、速度场、流动体积和行程载荷的变化情况。最后，对计算机模拟过程和实际的挤压试验进行了对比，研究了挤压制品微观组织和基本力学性能。通过有限元模拟和挤压试验对比及对挤压后的挤压制品组织和力学性能研究分析，复合材料在挤压温度T=400℃、挤压比λ=6及挤压速度v=2mm/s时的等温挤压能够提高复合材料塑性成形能力，对等温挤压前复合材料进行均匀化热处理、去应力退火和预变形都能够消除铸态材料的铸造缺陷、消减塑性成形过程中内应力。均匀化热处理制度是提高硼酸镁晶须增强铝基复合材料(Mg2B2O5w/ZL109)塑性成形的最佳工艺。

关键词：铝基复合材料 Mg2B2O5w/ZL109 热压缩有限元模拟等温挤压

SiC_p/6061铝基复合材料的高温蠕变行为

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材料热处理学报 2014年第7期35卷 126-130页

作者：李增苗金培鹏王金辉方光锦那晓明青海大学金属材料研究所青海西宁810016

采用搅拌铸造法制备了体积分数为6%的SiCp/6061复合材料。通过高温蠕变试验、金相观察(OM)、断口形貌扫描(SEM)及能谱分析(EDS),研究其不同温度下的蠕变性能并分析蠕变断裂机制。结果表明:温度对SiCp/6061铝基复合材料的高温蠕变性能有... 详细信息

采用搅拌铸造法制备了体积分数为6%的SiCp/6061复合材料。通过高温蠕变试验、金相观察(OM)、断口形貌扫描(SEM)及能谱分析(EDS),研究其不同温度下的蠕变性能并分析蠕变断裂机制。结果表明:温度对SiCp/6061铝基复合材料的高温蠕变性能有很显著的影响,温度越高,蠕变性能越差;在250℃、80 MPa的应力下,SiCp/6061铝基复合材料的蠕变寿命约为14 h,而6061铝合金经280 min即发生断裂。由此可以认为,SiCp/6061铝基复合材料比基体合金具有更好的抗高温蠕变能力;复合材料的蠕变断裂机制是首先沿SiCp/Al界面产生塑性撕裂的裂纹源,微裂纹沿晶界扩展,最终发生断裂。

关键词：铝基复合材料高温蠕变蠕变机制 EDS能谱分析

热挤压对Mg_2B_2O_(5w)/6061Al复合材料组织及性能的影响

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铸造技术 2013年第9期34卷 1105-1107页

作者：方光锦唐彬彬金培鹏李增苗青海大学金属材料研究所青海西宁810016

利用搅拌铸造法制备了体积分数为2%的Mg2B2O5w/6061Al复合材料,对复合材料进行热挤压试验,研究了复合材料热挤压变形前后的显微组织及力学性能。结果表明:热挤压变形后,材料内部显微孔洞等铸造缺陷明显消除,组织沿挤压方向流线排列并呈... 详细信息

利用搅拌铸造法制备了体积分数为2%的Mg2B2O5w/6061Al复合材料,对复合材料进行热挤压试验,研究了复合材料热挤压变形前后的显微组织及力学性能。结果表明:热挤压变形后,材料内部显微孔洞等铸造缺陷明显消除,组织沿挤压方向流线排列并呈现出明显的带状特征,晶须分布更加均匀且沿挤压方向排布;复合材料的强度和塑性显著提高;热挤压变形有利于改善晶须与基体合金的界面结合,从而提高了材料的力学性能。

关键词：搅拌铸造铝基复合材料显微组织热挤压

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23MnNiMoCr54钢的热变形行为

金属热处理 2021年第5期46卷 127-132页

作者：李硕方光锦汪青芳陈世昌卢春光西宁特殊钢股份有限公司青海西宁810005

利用DIL 805A型热膨胀仪测定了23MnNiMoCr54钢的热膨胀曲线,结合硬度检验绘制出试验钢的CCT曲线,并对其动态相变及动态再结晶规律进行了研究分析。结果表明,23MnNiMoCr54钢的临界转变点Ac_(3)=806℃,Ac_(1)=713℃,CCT曲线中无珠光体转变... 详细信息

利用DIL 805A型热膨胀仪测定了23MnNiMoCr54钢的热膨胀曲线,结合硬度检验绘制出试验钢的CCT曲线,并对其动态相变及动态再结晶规律进行了研究分析。结果表明,23MnNiMoCr54钢的临界转变点Ac_(3)=806℃,Ac_(1)=713℃,CCT曲线中无珠光体转变区,当冷速≥0.5℃/s时,开始发生马氏体相变。变形量为10%时,变形温度在850~1150℃范围内时,试验钢的奥氏体晶粒边界稳定,晶粒大小没有发生明显变化,没有发生动态再结晶,软化机制以动态回复为主。变形量为40%时,变形温度在850℃时试验钢没有发生动态再结晶,软化机制以回复为主;温度为900~950℃时出现了不稳定的奥氏体晶界和细小晶粒,动态再结晶开始发生;温度为1000℃时,发生了完全动态再结晶。变形量为50%时,变形温度在850~950℃时试验钢出现了不稳定的奥氏体晶界和细小晶粒,发生了部分再结晶;温度为1000℃时,发生了完全动态再结晶。变形量为60%时,变形温度在850~950℃时试验钢出现了不稳定的奥氏体晶界和细小晶粒,发生了部分再结晶;温度为1000℃时,发生了完全动态再结晶。

关键词： 23MnNiMoCr54钢膨胀仪法 CCT曲线再结晶晶粒度

Nb、V对23CrNi3MoA钢组织和力学性能的影响

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铸造技术 2019年第11期40卷 1171-1173页

作者：方光锦张宝荣汪青芳张成林刘瑜靳生洪西宁特殊钢股份有限公司

研究了不同含量Nb、V元素对23CrNi3MoA钢组织和力学性能的影响。结果表明,Nb、V元素对23Cr Ni3MoA钢均起到超细化的作用。微合金Nb、V含量偏高时,均存在碳化物偏聚现象,Nb的偏聚效果强于V;加入0.059%V时,碳化物均匀弥散分布,钢的强度和... 详细信息

研究了不同含量Nb、V元素对23CrNi3MoA钢组织和力学性能的影响。结果表明,Nb、V元素对23Cr Ni3MoA钢均起到超细化的作用。微合金Nb、V含量偏高时,均存在碳化物偏聚现象,Nb的偏聚效果强于V;加入0.059%V时,碳化物均匀弥散分布,钢的强度和塑、韧性较好。

关键词： 23CrNi3MoA钢晶粒细化 Nb、V元素力学性能

23MnNiMoCr54钢编链开口度大小不一分析

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甘肃冶金 2020年第2期42卷 67-70页

作者：张振民汪青芳方光锦李硕杨国巴鑫宇蒋波西宁特殊钢股份有限公司青海西宁810005 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

矿山链环在编链前采用电阻加热,编链后高温状态下,存在开口度大小不一的问题,不利于焊接控制。通过与开口度均匀钢材进行光谱化学成分、金相组织的对比,分析了链环编链后开口度大小不一产生的原因。结果表明:开口度均匀链环与开口不一... 详细信息

矿山链环在编链前采用电阻加热,编链后高温状态下,存在开口度大小不一的问题,不利于焊接控制。通过与开口度均匀钢材进行光谱化学成分、金相组织的对比,分析了链环编链后开口度大小不一产生的原因。结果表明:开口度均匀链环与开口不一链环成分无明显差别;开口度不一链环金相组织中马氏体含量较高。通过退火过程模拟,初步推断该批次轧材中马氏体含量较多的原因是退火温度偏高。

关键词： 23MnNiMoCr54钢化学成分金相组织马氏体组织

20MnCr5-Nb钢的晶粒粗化行为分析与研究

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甘肃冶金 2020年第5期42卷 45-49页

作者：贾羽方光锦史文辉杨国张振民马恒春西宁特殊钢股份有限公司

20MnCr5钢是渗碳齿轮钢,齿轮要求变形量小,不允许出现混晶现象。为了解决20MnCr5钢在高温加热阶段奥氏体晶粒混晶问题,主要研究适合980℃或更高温度下的渗碳齿轮钢,采取伪渗碳方法,开展了20MnCr5-Nb渗碳齿轮钢的奥氏体晶粒粗化条件研究... 详细信息

20MnCr5钢是渗碳齿轮钢,齿轮要求变形量小,不允许出现混晶现象。为了解决20MnCr5钢在高温加热阶段奥氏体晶粒混晶问题,主要研究适合980℃或更高温度下的渗碳齿轮钢,采取伪渗碳方法,开展了20MnCr5-Nb渗碳齿轮钢的奥氏体晶粒粗化条件研究,在不同温度、保温时间下的晶粒尺寸情况进行分析,通过分析可以看出:20MnCr5钢中添加铌元素,可以提升热处理温度,但对于20MnCr5-Nb齿轮钢在1 000℃以上温度渗碳时,不仅需要考虑铌含量,还需对铌析出量进行精细控制,以满足晶粒形貌尺寸要求。

关键词：高温渗碳齿轮钢晶粒粗化 20MnCr5-Nb

热处理工艺对16MnCrS5+H钢奥氏体晶粒度的影响

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甘肃冶金 2020年第5期42卷 59-61页

作者：冶廷全杨国马恒春史文辉方光锦张振民西宁特殊钢股份有限公司青海西宁810005

为解决16MnCrS5+H钢轧后混晶问题,进行了630℃和680℃回火、760℃退火,900℃正火处理试验,采用"模拟渗碳法"(试样热处理工艺:930℃保温4 h油淬)进行奥氏体晶粒度检测及分析。结果表明:当16MnCrS5+H钢轧后出现混晶时,经两相区760℃退火处... 详细信息

为解决16MnCrS5+H钢轧后混晶问题,进行了630℃和680℃回火、760℃退火,900℃正火处理试验,采用"模拟渗碳法"(试样热处理工艺:930℃保温4 h油淬)进行奥氏体晶粒度检测及分析。结果表明:当16MnCrS5+H钢轧后出现混晶时,经两相区760℃退火处理,可使得AlN充分析出,增加AlN钉扎结晶的作用,使得奥氏体晶粒细小均匀。

关键词： 16MnCrS5+H钢奥氏体晶粒度混晶 760℃退火

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19CrNi5齿轮钢裂纹缺陷研究

甘肃冶金 2020年第3期42卷 27-35页

作者：马恒春方光锦翟倩高素臻赵海东李硕张振民曹宏西宁特殊钢股份有限公司青海西宁810005

19CrNi5钢主要用于小模数、大传动比、高工作负荷拖拉机齿轮零件。某钢厂生产的19CrNi5钢在使用过程中出现齿轮断裂现象。采用光学显微镜、SEM及能谱分析等手段对齿轮断裂处进行检验分析。结果表明,该齿轮断口断裂面已发生渗碳,断口在... 详细信息

19CrNi5钢主要用于小模数、大传动比、高工作负荷拖拉机齿轮零件。某钢厂生产的19CrNi5钢在使用过程中出现齿轮断裂现象。采用光学显微镜、SEM及能谱分析等手段对齿轮断裂处进行检验分析。结果表明,该齿轮断口断裂面已发生渗碳,断口在渗碳工艺之前已经存在,且裂纹在渗碳淬火过程继续扩展。该齿轮钢采用温锻工艺,锻造过程中内齿凸台和外齿区域变形更为剧烈,温降较快,该温度区间内材料塑性较差,变形抗力大,从而产生锻造裂纹的趋势增加。

关键词： 19CrNi5钢渗碳显微组织非金属夹杂物