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7075-H18铝合金板材的淬火敏感性与等温转变行为

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材料工程 2022年第12期50卷 152-159页

作者：王刚谷诤巍李欣于歌吉林大学材料科学与工程学院长春130022

以2 mm厚的7075-H18高强度铝合金板材为研究对象,采用微观组织分析、显微硬度测试、动力学建模与计算相结合的方法,对板材的淬火敏感性、等温相变行为及转变动力学进行系统研究,构建"时间-温度-性能"关系图。结果表明:7075-H18板材具有... 详细信息

以2 mm厚的7075-H18高强度铝合金板材为研究对象,采用微观组织分析、显微硬度测试、动力学建模与计算相结合的方法,对板材的淬火敏感性、等温相变行为及转变动力学进行系统研究,构建"时间-温度-性能"关系图。结果表明:7075-H18板材具有较高的淬火敏感性。"时间-温度-性能"关系图的鼻尖温度约为350℃,孕育期仅为0.23 s,淬火敏感温度区间为271~404℃,转变量为0.5%的曲线对应的临界线性冷却速率为969.7℃/s,超过了冷模淬火所能达到的冷却速率。板材在等温淬火过程中主要形成粗大的η平衡相,等温时间越长,晶内与晶界的η相尺寸越大,晶界η相越趋于连续分布,且无沉淀析出带变宽。基于实验数据构建的等温转变动力学模型,对7075-H18板材的等温相变过程进行准确预测,板材在350℃等温过程中沉淀相的析出速率最大,等温相变类型为"形核-长大"型相变,相变过程为层片状沉淀相的长大、增厚及互相吞并。理论计算结果与透射电子显微镜下观测到的η相特征以及"时间-温度-性能"关系图相一致。

关键词： 7075-H18铝合金热冲压淬火敏感性相变

载运工具高性能薄壁承载结构成形及连接工艺研究进展

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机械工程学报 2023年第20期59卷 1-17页

作者：林忠钦马运五夏裕俊李永丰李淑慧李永兵上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240

飞机、运载火箭、高速列车、汽车等载运工具的承载结构普遍采用轻质高强薄壁结构,成形工艺需要满足最终构件的高强度、形状尺寸精度以及低成本短流程等要求;同时,运载工具薄壁承载结构越来越多地采用多材料、多结构混用以提升轻量化效... 详细信息

飞机、运载火箭、高速列车、汽车等载运工具的承载结构普遍采用轻质高强薄壁结构,成形工艺需要满足最终构件的高强度、形状尺寸精度以及低成本短流程等要求;同时,运载工具薄壁承载结构越来越多地采用多材料、多结构混用以提升轻量化效果和设计灵活性,这对焊接与连接工艺带来巨大挑战。针对轻质高强板材热冲压技术以及薄壁构件铆接和电阻点焊技术的研究进展进行综述,系统分析新材料、新结构对成形和连接工艺带来的技术变革,并指出其面临的技术挑战和未来的发展方向,旨在对轻质高强薄壁构件的制造提供指导和借鉴。

关键词：轻质高强材料薄壁构件热冲压电阻点焊铆接

AA6082铝合金热冲压过程中工艺参数的影响和失效研究

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Journal of Central South University 2022年第3期29卷 883-897页

作者：马闻宇王宝雨荣琦杨建炜章军 Research Institute of Technology of Shougang Group Co. Ltd.Beijing 100043China Shougang-Imperial Lab for Lightweight Steel Based Systems for Impact Resistant Automotive Applications London SW72AZUK School of Mechanical Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Imperial College London London SW72AZUK

通过新设计的铝合金热冲压装置进行AA6082-T4铝合金热冲压研究。研究的工艺参数包括成形温度、冲压速度、摩擦系数和压边力。通过Taguchi实验设计、方差分析和数理统计相结合的方法量化了工艺参数对成形性的影响程度。采用有限元软件Pam... 详细信息

通过新设计的铝合金热冲压装置进行AA6082-T4铝合金热冲压研究。研究的工艺参数包括成形温度、冲压速度、摩擦系数和压边力。通过Taguchi实验设计、方差分析和数理统计相结合的方法量化了工艺参数对成形性的影响程度。采用有限元软件Pamstamp建立了仿真模型,用来分析工艺参数对最小厚度和厚度均匀性的影响。通过分析可知,压边力和摩擦系数对零件厚度最小值的影响最显著,影响程度分别为35.3%和34.88%。冲压速度和压边力对厚度均匀性的影响最显著,影响程度分别为40.43%和35.42%。当压边力超过2.4 kN时,在热冲压零件凸模圆角处会产生严重的减薄。随着冲压速度的增加,热冲压零件的厚度均匀性先下降后上升。板料与凸模之间过低的摩擦系数会导致杯形件底部中心发生破裂。同时研究了铝合金热冲压零件的缺陷,比如破裂和起皱的种类、现象和机理。断裂形式主要为以韧窝为主的韧性断裂,主要由微孔洞形核,长大和聚合导致。

关键词：铝合金热冲压成形性损伤断裂机理

基于纳米压痕逆算法的热冲压马氏体/贝氏体双相组织的微观力学性能

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金属学报 2022年第2期58卷 155-164页

作者：朱彬杨兰刘勇张宜生华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

为研究高强度钢热冲压后微观组织(尤其是多相微观组织)的力学性能及本构关系,首先通过控制冲压时的模具温度和保压时间获得包含全马氏体、全贝氏体以及马氏体/贝氏体混合组织的试件。然后利用纳米压痕实验获得不同微观组织的载荷-位移曲... 详细信息

为研究高强度钢热冲压后微观组织(尤其是多相微观组织)的力学性能及本构关系,首先通过控制冲压时的模具温度和保压时间获得包含全马氏体、全贝氏体以及马氏体/贝氏体混合组织的试件。然后利用纳米压痕实验获得不同微观组织的载荷-位移曲线,并采用纳米压痕逆算法进行量纲分析计算出上述微观组织的弹性模量、屈服强度、应变硬化指数等力学性能参数,获得不同组织的弹塑性幂强化本构模型。最后通过对应纳米压痕实验过程的有限元模拟,对所获得的本构模型进行校验。结果表明,采用逆算法求得的本构模型可以准确地描述高强度钢热冲压后主要微观组织的力学性能。

关键词：纳米压痕逆算法热冲压马氏体贝氏体微观力学性能

TA15钛合金应力松弛行为宏微耦合本构建模

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机械工程学报 2022年第12期58卷 64-74页

作者：陈源李淑慧李永丰林忠钦上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240

钛合金热冲压是高温板料在室温模具中成形的非等温热成形工艺,其应力演化十分复杂,不仅和成形阶段高温塑性变形相关,还受保压阶段应力松弛的影响,进而影响最终的回弹。为精确预测钛合金热冲压过程中的应力松弛行为,亟需建立不同工艺条... 详细信息

钛合金热冲压是高温板料在室温模具中成形的非等温热成形工艺,其应力演化十分复杂,不仅和成形阶段高温塑性变形相关,还受保压阶段应力松弛的影响,进而影响最终的回弹。为精确预测钛合金热冲压过程中的应力松弛行为,亟需建立不同工艺条件下应力松弛的统一描述。针对钛合金TA15薄板,基于GLEEBLE热模拟试验机开展在温度550~850℃及不同初始应力条件下的应力松弛测试实验,发现钛合金TA15在高温条件下的应力松弛行为呈现短时快速的特征,初始应力主要影响应力松弛率,而温度影响应力释放的百分比。基于钛合金应力松弛发生的微观物理机制主要为位错攀移和亚晶界迁移,建立了以位错密度为内变量的宏微耦合本构模型。结合试验数据识别了模型参数,试验值与模型预测值的拟合结果表明,所提出的模型能够综合描述钛合金TA15在复杂工况下的应力松弛行为。

关键词：钛合金热冲压应力松弛本构模型

二级时效对热冲压固溶7B04铝合金组织与性能的影响

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稀有金属 2022年第9期46卷 1146-1152页

作者：刘文袆王耀奇韩玉杰陈福龙李志强中国航空制造技术研究院塑性成形技术航空科技重点实验室数字化塑性成形技术及装备北京市重点实验室北京100024

通过热冲压设备及电阻炉对7B04铝合金板材进行热冲压成形及时效处理。采用维氏硬度、室温拉伸、电导率测试以及透射电镜(TEM)对二级时效处理后热冲压成形7B04铝合金性能及微观组织进行表征与分析,研究了二级时效工艺参数对热冲压7B04铝... 详细信息

通过热冲压设备及电阻炉对7B04铝合金板材进行热冲压成形及时效处理。采用维氏硬度、室温拉伸、电导率测试以及透射电镜(TEM)对二级时效处理后热冲压成形7B04铝合金性能及微观组织进行表征与分析,研究了二级时效工艺参数对热冲压7B04铝合金性能和组织的影响规律,并探究其强化机制。结果表明,7B04铝合金在热冲压成形塑性变形过程中内部位错密度的增加对其后续时效热处理过程产生影响,热冲压成形7B04铝合金经双级时效热处理后,硬度、强度及电导率均得到提升。受材料内部析出相状态的影响,随着过时效程度的增加,硬度和强度降低而电导率提高。在115℃/5 h+145℃/5 h时效处理条件下,热冲压成形7B04铝合金的强化效果最好,而115℃/5 h+175℃/5 h时效处理条件下,热冲压成形7B04铝合金获得最优硬度、强度和电导率组合。

关键词：热冲压 7B04铝合金时效电导率强化机制

固溶处理时间对7075铝合金热冲压板材塑性及韧性断裂的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年第11期32卷 3516-3533页

作者：耿会程王义林朱彬王子健张宜生华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 苏州大学沙钢钢铁学院苏州215006

研究固溶处理时间对7075铝合金热冲压板材塑性及韧性断裂的影响。对采用不同固溶处理时间的热冲压试样进行拉伸实验,并采用数字图像相关分析方法获取实验过程中试样的应变。基于实验及仿真,对Yld2000-3d屈服准则及DF2014断裂模型进行校... 详细信息

研究固溶处理时间对7075铝合金热冲压板材塑性及韧性断裂的影响。对采用不同固溶处理时间的热冲压试样进行拉伸实验,并采用数字图像相关分析方法获取实验过程中试样的应变。基于实验及仿真,对Yld2000-3d屈服准则及DF2014断裂模型进行校准,并将其分别用于描述材料的各向异性及断裂行为。同时,对材料的显微组织进行研究。实验及仿真结果表明,热冲压后,7075铝合金仍残留明显各向异性,且延长固溶处理时间不能有效减弱材料的各向异性。但是,采用较长的固溶时间会提高材料的断裂应变,断裂性能的提高与延长固溶处理时间后第二相颗粒尺寸减小有关。

关键词： 7075铝合金热冲压固溶处理时间各向异性韧性断裂

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某飞机小曲率TC4薄板件热冲压及回弹研究

塑性工程学报 2022年第2期29卷 47-54页

作者：陶锐辰徐雪峰范玉斌汪洋华黄芳徐龙南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063 江西洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330024

为减小某飞机小曲率TC4薄板热冲压成形回弹,对热冲压过程进行有限元分析。采用正交试验方法,选取成形温度和冲压速度作为影响因素,建立L_(16)(4^(2))正交试验表得到16组数值模拟方案,分析了板件在热冲压完成时的应力分布。结果表明:减... 详细信息

为减小某飞机小曲率TC4薄板热冲压成形回弹,对热冲压过程进行有限元分析。采用正交试验方法,选取成形温度和冲压速度作为影响因素,建立L_(16)(4^(2))正交试验表得到16组数值模拟方案,分析了板件在热冲压完成时的应力分布。结果表明:减小板件最大等效应力可有效降低其应力分布不均匀性;对最大等效应力模拟结果进行极差分析和方差分析,结果显示,影响最大等效应力的主要因素为冲压速度,次要因素为成形温度,以此确定热冲压最优参数组合;通过应力松弛试验获得TC4应力松弛曲线,对其进行二次延迟函数拟合,并进一步求导绘制应力松弛速度曲线,分析时效处理最优参数组合;通过热冲压小曲率TC4薄板试验,验证减小该成形件回弹量的最优工艺参数组合,与有限元模拟和应力松弛试验分析结果相符。

关键词：钛合金热冲压应力松弛回弹

考虑板料厚度的多腔热冲压模具冷却水流量分配方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2022年第8期49卷 93-100页

作者：刘迪辉唐雪杨三思湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

针对多腔热冲压模具冷却水流量分配问题,提出一种冷却水流量分配方法.设计一个可变水道参数的U形件热冲压工艺仿真模型,基于FLUENT和LS-DYNA联合仿真对成形件温度随板料厚度、保压时间及型面流速的变化规律进行研究,建立流量分配数学模... 详细信息

针对多腔热冲压模具冷却水流量分配问题,提出一种冷却水流量分配方法.设计一个可变水道参数的U形件热冲压工艺仿真模型,基于FLUENT和LS-DYNA联合仿真对成形件温度随板料厚度、保压时间及型面流速的变化规律进行研究,建立流量分配数学模型.当零件目标温度确定后,根据所构建的流量分配数学模型可快速确定薄板件冷却所需具体流量,实现冷却水在各腔中的合理分配.以一模三腔的热冲压模具为研究对象,根据建立的流量分配数学模型对其外接水路的阀门开度进行调整,并将调整前后的结果进行对比,调整后厚板件门槛件的温度由160.4℃下降到150.1℃,下降了6.42%.研究结果表明,冷却水流量的调整对成形件最后温度有显著影响,采用多腔热冲压模具冷却水流量分配的方法,可以缩短整体的保压时间.

关键词：热冲压多腔模具冷却系统流量分配