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基于混晶评价的大锻件热锻晶粒组织演变

塑性工程学报 2024年第6期31卷 103-112页

作者：徐月刘建生太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

以大型锻件超超临界转子用12%Cr耐热钢为研究对象,采用拔长实验和数值模拟相结合的方式,探究了大锻件热锻过程晶粒组织演变情况。研究表明:热锻后坯料横截面晶粒不均匀性受锻造温度、锻比以及上模压下速度综合影响,小锻比和较低锻造温... 详细信息

以大型锻件超超临界转子用12%Cr耐热钢为研究对象,采用拔长实验和数值模拟相结合的方式,探究了大锻件热锻过程晶粒组织演变情况。研究表明:热锻后坯料横截面晶粒不均匀性受锻造温度、锻比以及上模压下速度综合影响,小锻比和较低锻造温度与大锻比和较高锻造温度均可改善晶粒不均匀性。基于此,通过拟合得到了12%Cr耐热钢热锻过程坯料横截面晶粒不均匀性与锻造工艺参数之间的量化关系模型;针对大锻件“因大而生”的混晶问题,在现有混晶评价方法的基础上,提出了一种普适性更好的混晶评价方法,即采用统计学方法划分各小组,以每小组晶粒弦长和占总弦长的频率为基础,分别确定大、小晶粒分界组进行评价,对比拔长实验后的混晶组织演变规律验证了该方法的优越性。

关键词：混晶评价大锻件热锻晶粒组织演变

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基于DEFORM-3D的高压油轨热锻工艺数值模拟及晶粒度预测

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锻压技术 2024年第1期49卷 38-46页

作者：吴思远董莹邵恒睿边润雨庄晓伟孙伟章建军钱陈豪江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122 江苏龙城精锻集团有限公司江苏常州213164

基于DEFORM-3D软件对高压油轨的热锻工艺进行了数值模拟,通过对成形载荷曲线、温度场、等效应力场、等效应变场的分析,预测了热锻过程中锻件的晶粒度,并制定了高压油轨的热锻工艺参数。结果表明:在加热坯料至1150℃后预锻,机械式压床压... 详细信息

基于DEFORM-3D软件对高压油轨的热锻工艺进行了数值模拟,通过对成形载荷曲线、温度场、等效应力场、等效应变场的分析,预测了热锻过程中锻件的晶粒度,并制定了高压油轨的热锻工艺参数。结果表明:在加热坯料至1150℃后预锻,机械式压床压机速率为每秒0.5周期的下压条件下,型腔充填饱满、锻件晶粒度均匀。通过实际热锻实验、金相实验以及Image-Pro Plus软件,验证了模拟中对于锻件晶粒度预测的准确性,锻后锻件主体的晶粒度为7~8级,晶粒致密、均匀,锻后通过固溶处理,提高了零件强度,改善了塑性和韧性。证实了在该工艺方案下能够得到充型良好、组织均匀的锻件,对高压油轨的实际热锻生产有着指导意义。

关键词：高压油轨热锻晶粒度成形载荷应力应变

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粉末金属及复材热锻工艺研究现状

郑州航空工业管理学院学报 2024年第3期42卷 88-94页

作者：赵超杰高阳高卡赵桅孙德建江小辉郑州航空工业管理学院材料学院河南郑州450015 上海理工大学机械工程学院上海200093 长海医院全科医学科上海200433

相比于常规锻造,热锻工艺在锻造工艺当中应用最为广泛,更有利于组织内部的晶格重组和再结晶,并能够更好地细化组织内部晶粒,降低气孔率,提高综合性能。本文系统地综述了现阶段粉末金属合金以及复合材料的热锻工艺研究进展,介绍了目前采... 详细信息

相比于常规锻造,热锻工艺在锻造工艺当中应用最为广泛,更有利于组织内部的晶格重组和再结晶,并能够更好地细化组织内部晶粒,降低气孔率,提高综合性能。本文系统地综述了现阶段粉末金属合金以及复合材料的热锻工艺研究进展,介绍了目前采用热锻工艺生产制备的粉末金属及复材,分析了材料在热锻工艺下的模拟技术研究现状,最后讨论了热锻工艺的未来发展方向及后续研究方向。

关键词：金属热锻复材数值模拟

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钨渗铜复合材料热锻处理及组织性能研究

河南科技 2024年第11期51卷 73-81页

作者：宋德学王毅张义飞李攀科王超郑州航空工业管理学院机械工程学院河南郑州450046 空基信息感知与融合全国重点实验室河南洛阳471009 中国空空导弹研究院河南洛阳471009 浙江五洲新春集团股份有限公司浙江绍兴312500

【目的】解决钨渗铜复合材料中钨晶粒的异常生长和气孔等缺陷,提高钨铜合金的力学性能。【方法】对钨渗铜材料进行了热锻(HF)处理,研究了热锻处理对合金组织性能的影响。【结果】结果表明,热锻后钨渗铜复合材料孔隙减少,钨相和铜相的分... 详细信息

【目的】解决钨渗铜复合材料中钨晶粒的异常生长和气孔等缺陷,提高钨铜合金的力学性能。【方法】对钨渗铜材料进行了热锻(HF)处理,研究了热锻处理对合金组织性能的影响。【结果】结果表明,热锻后钨渗铜复合材料孔隙减少,钨相和铜相的分布更加均匀,W-W邻接度降低,硬度由298 HV提升至338 HV,摩擦磨损系数由0.45降低至0.28。热锻温度为700℃时,钨渗铜复合材料拉伸性能最优,其室温抗拉性能度增长48.06%,高温抗拉强度显著提升。【结论】热锻能有效改善钨渗铜材料的组织,提高其力学性能。

关键词：钨渗铜复合材料热锻力学性能高温抗拉强度

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热锻过程中动态再结晶的数值模拟

工程力学 2005年第4期22卷 201-205页

作者：曲杰金泉林徐秉业清华大学工程力学系北京机电研究所

在热锻过程中,由动态再结晶引起的微观组织演化是决定锻件最终性能的重要因素之一。基于更新的拉格朗日格式刚塑性有限元和考虑动态再结晶的粘塑性模型,建立了能够模拟变形过程、温度变化过程和动态再结晶过程的有限元方法,研制了轴对... 详细信息

在热锻过程中,由动态再结晶引起的微观组织演化是决定锻件最终性能的重要因素之一。基于更新的拉格朗日格式刚塑性有限元和考虑动态再结晶的粘塑性模型,建立了能够模拟变形过程、温度变化过程和动态再结晶过程的有限元方法,研制了轴对称有限元软件,并用该软件模拟26Cr2Ni4MoV小圆柱试样镦粗过程中由动态再结晶引起的微观组织演化。在软件中应用网格重新划分技术降低由于网格畸变引起的计算误差。模拟结果和实验结果符合良好。

关键词：热锻动态再结晶有限元方法微观组织最大晶粒尺寸差

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长寿命热锻模具失效与强化的表界面行为研究

长寿命热锻模具失效与强化的表界面行为研究

作者：薛勇杰北京化工大学

学位级别：硕士

锻造过程中,周期性的冷热载荷和机械载荷会使锻模表层出现过度磨损、开裂等非正常失效现象,不仅会增加企业生产成本、降低企业生产效率,还可能会威胁到员工的人身安全。本文以提高热锻模具寿命为目标,通过对钢质预锻活塞裙模具进行失效... 详细信息

锻造过程中,周期性的冷热载荷和机械载荷会使锻模表层出现过度磨损、开裂等非正常失效现象,不仅会增加企业生产成本、降低企业生产效率,还可能会威胁到员工的人身安全。本文以提高热锻模具寿命为目标,通过对钢质预锻活塞裙模具进行失效分析,确定了影响模具寿命的主要因素;基于“变形协调”及“膜-基一体化”理论,设计ZrTiN/TiAl N纳米多层梯度涂层,系统研究了弧源电流与基体偏压对所制备涂层性能的影响,通过分析涂层的微观组织、形貌、摩擦系数、硬度及附着强度等性能指标,确定了涂层最佳制备工艺参数;通过热疲劳实验,研究涂层表面裂纹形成、扩展及破坏的热失效机理,优化了涂层的制备参数及后处理工艺;最终在生产中验证了表面强化技术的有效性及经济适用性。具体研究结论如下:(1)预锻活塞裙模具的主要失效形式为磨损和裙部开裂,分别占失效总数的35%和50%;模具磨损是磨粒磨损、黏着磨损、氧化腐蚀磨损及冷热疲劳磨损等多种磨损形式耦合的结果;模具裙部开裂是由于高温高压工作环境导致模具表层合金元素重新分布,致使模具材料丧失了原有了强度和硬度,形成裂纹萌生源;(2)ZrTi靶弧源电流160 A时所制备涂层表面缺陷最少;随着ZrTi靶弧源电流增加,涂层沉积速率呈现出先增加后降低的趋势,弧源电流180 A时沉积速率达到最大值;涂层的相组成主要为TiN(111)、TiN(200)、ZrN(222),主要以面心立方结构为主;涂层硬度在ZrTi靶弧源电流170A时达到最大值2700 HV,膜基附着强度呈现出不断下降趋势;(3)随着基体偏压增加,涂层表面大颗粒数目和尺寸均呈现降低趋势,涂层硬度不断增加,膜基附着强度呈现出先增加后降低的趋势,基体偏压-100 V时为膜基附着强度最优值。(4)热疲劳实验后,ZrTiN/TiAl N纳米梯度多层涂层表面的大颗粒会被氧化并发生剥离,形成裂纹源。循环应力和表面氧化物的生成与剥落是ZrTiN/TiAl N纳米梯度多层涂层热疲劳裂纹萌生与扩展的主要机理。(5)经实际生产验证,“离子氮化+ZrTiN/TiAl N纳米梯度多层涂层”复合处理技术可提高热锻活塞裙模具寿命2倍以上,使用效果良好。

关键词：热锻模具寿命失效分析 PVD涂层抗热疲劳性能

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热锻温度场接触换热系数测试方法

塑性工程学报 2015年第6期22卷 32-39页

作者：张举崔振山上海交通大学模具CAD国家工程研究中心上海200030

基于能量守恒定律,提出一种高温、塑性变形条件下固体接触换热系数的测试方法。以此为基础,开发试制了一套不同接触条件下的固体接触换热系数的测试系统。设计了合理的实验方案,并利用该测试系统测试了H13钢与SA508-3钢在不同初始界面... 详细信息

基于能量守恒定律,提出一种高温、塑性变形条件下固体接触换热系数的测试方法。以此为基础,开发试制了一套不同接触条件下的固体接触换热系数的测试系统。设计了合理的实验方案,并利用该测试系统测试了H13钢与SA508-3钢在不同初始界面温差、接触载荷下的接触换热系数。研究实测结果发现,在高温下(900℃以上),接触换热系数随着接触载荷增大而增大,且呈现较好的幂律关系;初始界面温度对接触换热系数影响较小;初始界面温差对幂指数的影响较小。实测温度数据与数值模拟数据相吻合,表明该测试系统具有较好的精度与可靠性,具有工业实用价值。

关键词：热锻固体接触换热系数瞬态传热实验研究

三维热锻中动态再结晶过程的数值模拟及试验研究

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机械工程学报 1996年第5期32卷 24-29页

作者：王连生马喜腾曹起骧清华大学

开发的三维热耦合刚粘塑性有限元软件既可进行塑性变形和传热过程的耦合分析，又具有模拟热加工过程中和变形后内部组织变化并预测工件力学性能的功能，后者即所谓的”微观模拟技术”。应用该软件分析了三维热镦粗工艺的动态再结晶过程... 详细信息

开发的三维热耦合刚粘塑性有限元软件既可进行塑性变形和传热过程的耦合分析，又具有模拟热加工过程中和变形后内部组织变化并预测工件力学性能的功能，后者即所谓的”微观模拟技术”。应用该软件分析了三维热镦粗工艺的动态再结晶过程和再结晶的晶粒度分布。

关键词：热锻数值模拟微观组织锻造

汽车法兰盘热锻模具磨损失效的实验分析和数值研究

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摩擦学学报 2016年第2期36卷 215-225页

作者：施渊吉黎军顽吴晓春左鹏鹏周路海省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072 上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室上海200072 上海大学材料科学与工程学院上海200072

采用扫描白光干涉仪和扫描电镜对汽车法兰盘热锻模具的表面磨损形貌进行观察,分析其磨损失效机理.同时,基于Archard磨损模型,建立热模锻过程的热-力耦合有限元模型,研究模具预热温度、锻造速率和模具热处理工艺等因素对模具磨损的影响.... 详细信息

采用扫描白光干涉仪和扫描电镜对汽车法兰盘热锻模具的表面磨损形貌进行观察,分析其磨损失效机理.同时,基于Archard磨损模型,建立热模锻过程的热-力耦合有限元模型,研究模具预热温度、锻造速率和模具热处理工艺等因素对模具磨损的影响.结果表明,锻后模具表面出现黏着磨损、氧化磨损和磨粒磨损现象,其中磨粒磨损造成的模具损伤程度最高,最大磨损深度约为100μm;数值分析表明,当模具预热温度为250℃,锻造速率为300 mm/s时,锻后模具最高温度低于模具材料AISI H13钢的许用温度(620℃),且模具磨损深度达到最低水平;相比于淬回火热处理工艺,采用离子渗氮处理可使锻后模具最大磨损深度由7.2×10–5 mm下降至1.3×10–5 mm,磨损幅度降低82%,模具服役寿命提高约5.5倍,模拟结果与实际生产情况吻合.

关键词：模具磨损热锻有限元工艺优化