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K439B镍基高温合金不同壁厚平板件铸态组织特征

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材料工程 2025年第1期53卷 91-98页

作者：周德鹏隋大山麻晋源桂大兴董安平孙宝德上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院上海200030 上海鑫蓝海自动化科技有限公司上海201203 上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240

K439B是一种服役温度可达800℃以上的新型镍基高温合金,由于铸件结构向着薄壁化方向发展,有必要开展K439B合金薄壁铸件的微观组织特征研究。为此设计了壁厚分别为1 mm和2 mm的薄壁铸件,进行了精密铸造实验和数值模拟。铸件的铸态组织对... 详细信息

K439B是一种服役温度可达800℃以上的新型镍基高温合金,由于铸件结构向着薄壁化方向发展,有必要开展K439B合金薄壁铸件的微观组织特征研究。为此设计了壁厚分别为1 mm和2 mm的薄壁铸件,进行了精密铸造实验和数值模拟。铸件的铸态组织对比分析表明,壁厚1 mm和2 mm薄壁的枝晶生长方向均为沿型壁指向中心,区别在于1 mm薄壁的枝晶生长方向与型壁夹角更接近垂直,并且1 mm和2 mm薄壁的平均一次枝晶臂间距分别为60.64μm和46.23μm;平均二次枝晶臂间距分别为19.31μm和22.69μm;并且1 mm薄板的平均晶粒尺寸为216.61μm,2 mm薄板的平均晶粒尺寸为239.11μm。结合数值模拟分析表明,枝晶臂间距与温度梯度和冷却速率的关系趋势基本符合已有的经验公式,但是当壁厚减小到某临界厚度时,一次枝晶臂间距与温度梯度和冷却速率的关系不再简单符合该经验公式。实验和模拟分析结果为合理制订K439B合金薄壁件的铸造工艺提供了参考和借鉴。

关键词： K439B镍基高温合金薄壁铸件枝晶臂间距晶粒尺寸数值模拟

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X80埋弧焊热影响区的微观组织与局部软化行为分析

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焊接学报 2021年第4期42卷 69-73,96,I0004页

作者：朱敏张延松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

以X80高等级管线钢埋弧焊接头作为研究对象,利用小尺寸拉伸样配合数字图像相关技术(DIC)对其热影响区的局部软化现象和失效行为做了表征,研究接头热影响区的强度退化和组织演变之间的关系.应用数字图像相关技术的拉伸应变云图表明,单道... 详细信息

以X80高等级管线钢埋弧焊接头作为研究对象,利用小尺寸拉伸样配合数字图像相关技术(DIC)对其热影响区的局部软化现象和失效行为做了表征,研究接头热影响区的强度退化和组织演变之间的关系.应用数字图像相关技术的拉伸应变云图表明,单道焊热影响区内的一次细晶区(FGHAZ)及两道焊交叠热影响区内的二次细晶亚区(UAFZHAZ和ICFGHAZ)均发生了明显的软化现象.微观组织表征结果表明,微区内部位错缠结、位错墙等亚结构消失导致的位错强化效果的下降和M/A组元形态及数量变化导致的析出强化效果的减弱是软化发生的主要原因;在两道焊交叠热影响区,二次细晶亚区的局部软化可以被周围的其它区域有效缓和,对接头的安全服役威胁较小,相比之下,一次细晶区的强度退化更值得关注.

关键词：热影响区数字图像相关技术局部软化位错 M/A组元

复杂内筋铝筒段旋压变形规律和再结晶组织演变数值仿真

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航空学报 2023年第9期44卷 87-97页

作者：王凤琪于忠奇孟烨晖甘甜赵亦希上海交通大学、上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240

流动旋压是一种先进的内筋薄壁筒段整体近净成形方法。本文运用数值仿真方法研究多级筋铝合金筒段热旋压过程中材料流变规律和组织演变特性。将内变量型2219铝合金本构模型嵌入ABAQUS仿真平台建立了准确反映宏观流变和微观晶粒演变的热... 详细信息

流动旋压是一种先进的内筋薄壁筒段整体近净成形方法。本文运用数值仿真方法研究多级筋铝合金筒段热旋压过程中材料流变规律和组织演变特性。将内变量型2219铝合金本构模型嵌入ABAQUS仿真平台建立了准确反映宏观流变和微观晶粒演变的热旋压仿真模型,完成了具有多级特征的内筋筒段旋压成形规律分析。研究表明在减薄率为50%、温度为300℃的旋压参数下,随内筋宽度增加材料由“挤压”式转变为“塌陷”式填充内筋,筋槽内材料变形量下降,筋槽内材料晶粒大小不均匀性增加;窄筋在250℃下的晶粒尺寸明显小于其在350℃下的,而宽筋在250~350℃下的晶粒尺寸较为接近,成形温度对窄筋晶粒大小有明显影响,而对较宽内筋的影响有限。

关键词：内筋筒段热旋压成形再结晶流动特征组织演变

电/热/力多场激励下的Al/Ni纳米多层膜层内/层间原子扩散行为研究

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中国科学：技术科学 2024年第2期54卷 315-332页

作者：罗柽张延松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

金属纳米多层膜是由10~100 nm厚度的金属交替排布形成的叠层结构薄膜,在电、热、力等外加物理场的作用下,通过原子扩散形成化合物的化学过程和晶粒长大的物理过程释放大量热量,在微纳连接、材料合成等领域广泛应用.然而,不同物理场作用... 详细信息

金属纳米多层膜是由10~100 nm厚度的金属交替排布形成的叠层结构薄膜,在电、热、力等外加物理场的作用下,通过原子扩散形成化合物的化学过程和晶粒长大的物理过程释放大量热量,在微纳连接、材料合成等领域广泛应用.然而,不同物理场作用及其复合激励下的纳米多层膜的原子扩散机制尚不明确.本文通过构建电/热/力多物理场作用下的原子/电荷运动势函数,建立了多物理场作用的Al/Ni纳米多层膜分子动力学模型,获得了不同物理场激励下的原子运动规律.搭建了电/热/力多物理场作用的纳米多层膜自蔓延反应产热性能原位表征实验系统,结合透射电子显微镜(TEM)等表征方法获得了纳米多层膜自蔓延反应产物特征.研究表明,热场通过缩短扩散距离诱导层间扩散,同时促进层内扩散;压力场通过原子层内变形促进原子在宽度-厚度平面的层间扩散;电场通过影响金属原子定向迁移抑制层内扩散;电/热/力多场复合作用能激励金属原子的层内/层间双重扩散行为,促进自蔓延反应速度与产热温度提升.以Al/Ni纳米多层膜为例,电/热/力多物理场作用下的自蔓延反应速度提升4倍,产热温度提升61%.

关键词：纳米多层膜原子运动界面扩散电/热/力多场分子动力学

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车身检测数据的多元贝叶斯建模与质量监控

上海交通大学学报 2013年第5期47卷 697-702,708页

作者：邹景明金隼储国平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

提出了一种融入动态干预算法的多元经验贝叶斯(MEB)模型,并用于评价车身尺寸的均值、标准差等质量参数.该模型采用较为平稳的历史测量数据和相关性较强的多元测点信息进行误差修正,显著减小了由系统误差而导致的MEB模型的评价误差.构造... 详细信息

提出了一种融入动态干预算法的多元经验贝叶斯(MEB)模型,并用于评价车身尺寸的均值、标准差等质量参数.该模型采用较为平稳的历史测量数据和相关性较强的多元测点信息进行误差修正,显著减小了由系统误差而导致的MEB模型的评价误差.构造了一组基于模式识别的动态干预算法、用于自动识别制造过程中的系统误差模式.同时,以某车型车身测量数据处理为例,验证了所提出方法的有效性.

关键词：多元小样本经验贝叶斯动态干预车身尺寸检测

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薄壁球面构件普旋法兰起皱预测方法评价

上海交通大学学报 2019年第4期53卷 431-437页

作者：杜陈阳孔庆帅赵亦希于忠奇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

为了探究现有的起皱评价方法对薄壁球面构件普旋法兰起皱发生时刻预测的精确性,以2024-O铝合金球面薄壁构件第一道次普旋为研究对象,通过试验方法确定了2024-O铝合金旋压法兰起皱发生时刻,同时结合数值仿真手段,基于现有的起皱评价方法... 详细信息

为了探究现有的起皱评价方法对薄壁球面构件普旋法兰起皱发生时刻预测的精确性,以2024-O铝合金球面薄壁构件第一道次普旋为研究对象,通过试验方法确定了2024-O铝合金旋压法兰起皱发生时刻,同时结合数值仿真手段,基于现有的起皱评价方法分别得出了2024-O铝合金旋压法兰起皱发生时刻的结果.研究结果表明:法兰几何波动法和基于塑性失稳的理论模型可以正确地预测法兰起皱发生时刻,前者预测误差达到12.5%,后者误差为7.7%;旋压力法可以预测法兰严重起皱时刻,但无法定量预测起皱发生时刻;弹性应变能振荡法对上述两种起皱问题均无法预测.

关键词：薄壁球面构件铝合金旋压成形法兰起皱起皱预测

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柔性滚弯成形工艺中边波的控制方法

上海交通大学学报 2014年第5期48卷 624-628,635页

作者：王镇晓赵亦希孔庆帅于忠奇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

建立了柔性滚弯成形数值模拟模型,分析了道次数目、变形路径及道次间距等主要工艺参数对边波的影响规律,并研究了边波控制方法.结果表明:变形路径对边波的形成影响很大;增加道次数目和道次间距,都可以减弱边波效应,通过合理设计变形路径... 详细信息

建立了柔性滚弯成形数值模拟模型,分析了道次数目、变形路径及道次间距等主要工艺参数对边波的影响规律,并研究了边波控制方法.结果表明:变形路径对边波的形成影响很大;增加道次数目和道次间距,都可以减弱边波效应,通过合理设计变形路径,能够有效控制边波的产生.

关键词：柔性滚弯边波变形路径控制

硬岩掘进装备支撑系统界面接触刚度非线性特性

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机械工程学报 2014年第21期50卷 54-59页

作者：余海东郝培赵勇来新民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

隧道岩石表面形貌和岩石力学特性对撑靴接触界面刚度特性关系密切。根据隧道岩石形貌特点,采用分形数学模型分析不同分形参数与表面粗糙度之间的关系,通过投影方法建立三维隧道岩石粗糙表面数值分析模型。考虑岩石隧道表面粗糙度,岩石... 详细信息

隧道岩石表面形貌和岩石力学特性对撑靴接触界面刚度特性关系密切。根据隧道岩石形貌特点,采用分形数学模型分析不同分形参数与表面粗糙度之间的关系,通过投影方法建立三维隧道岩石粗糙表面数值分析模型。考虑岩石隧道表面粗糙度,岩石力学特性、撑靴数量以及复合岩层等工况,分析不同参数下撑靴载荷与法向接触刚度之间的关系。结果表明:掘进装备的支撑系统界面法向接触刚度随着法向力、分形维数、弹性模量的增大而增大,随着特征尺度系数的增大而减小;撑靴数量的增加会带来界面法向刚度增加。在相同载荷下,双撑靴的接触刚度接近单撑靴接触刚度的两倍;岩石成分比例相同时,其法向刚度最小;当岩石成分比例不同时,较小弹性模量岩石成分越高,其法向刚度越大;岩石成分比例不同的情况下,其法向刚度相差不大。

关键词：界面接触刚度复杂地质硬岩掘进装备支撑系统法向刚度非线性

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薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形方法

上海交通大学学报 2015年第10期49卷 1497-1503页

作者：史敏赵亦希孔庆帅于忠奇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

针对毛坯厚度1mm的薄壁铝合金封头零件,提出了挡板辅助旋压成形工艺,并采用数值模拟方法进行研究,讨论了挡板辅助旋压成形中的主要工艺参数进给率、旋轮圆角半径和旋轮安装角对成形质量的影响.结果表明:相对于传统的先剪切旋压后普通旋... 详细信息

针对毛坯厚度1mm的薄壁铝合金封头零件,提出了挡板辅助旋压成形工艺,并采用数值模拟方法进行研究,讨论了挡板辅助旋压成形中的主要工艺参数进给率、旋轮圆角半径和旋轮安装角对成形质量的影响.结果表明:相对于传统的先剪切旋压后普通旋压的多道次成形工艺,挡板辅助旋压成形工艺能够减少工序道次,提高成形效率并改善壁厚均匀性;在径厚比增大到300的情况下,传统工艺需要增加道次来解决起皱问题,而挡板辅助旋压成形工艺仍然可以一道次成形,且径厚比越大,其对壁厚均匀性的改善作用越明显;旋轮圆角半径对壁厚均匀性和贴膜度的影响最大,减小旋轮圆角半径可使贴膜度提高,但会降低壁厚均匀性.

关键词：薄壁铝合金封头挡板辅助旋压方法径厚比成形质量