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TA15钛合金大型复杂整体构件预锻成形微观组织演化研究

左书鹏 , 孙志超 , 杨合 , 周稳静

稀有金属材料与工程

基于DEFORM-3D有限元平台建立了TA15钛合金大型复杂整体构件预锻成形过程的有限元模型,研究了成形参数对预锻成形过程中变形体组织演化和等轴α相晶粒尺寸的影响规律.结果表明:随着变形的进行,等轴α相晶粒发生细化;在950~980℃范围内变形时,随着变形温度的升高,初生α相晶粒尺寸逐渐增大,在980℃条件下变形时,预锻件整体范围内晶粒尺寸波动较大;随着变形速率的增加,初生α相晶粒尺寸减小;在0.5和1.0 mm/s条件下成形时,温度对晶粒尺寸影响比较小,而在0.1 mm/s条件下变形时,随着温度的升高,晶粒长大比较严重;随摩擦因子的增大,平均晶粒尺寸有所减小,整个锻件晶粒尺寸分布的不均匀性增加.

关键词: TA15钛合金 , 大型复杂整体构件 , 预锻成形 , 微观组织演化

元胞自动机方法对动态再结晶过程的模拟

何燕 , 张立文 , 牛静 , 裴继斌

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2005.04.030

建立了模拟多晶金属材料动态再结晶过程的二维元胞自动机模型,模型考虑了动态回复、位错密度及形核率等因素对动态再结晶的影响.利用这个模型可以得到整个形变过程的位错密度变化,晶粒形态及晶粒的取向和大小,模拟结果与动态再结晶生长动力学理论符合较好,并证实了动态再结晶的平均晶粒尺寸与初始晶粒的分布和大小无关的结论.

关键词: 动态再结晶 , 元胞自动机 , 微观组织演化 , 生长动力学

纯铜动态再结晶过程的元胞自动机模拟

卢瑜 , 张立文 , 邓小虎 , 裴继斌 , 王赛 , 张国梁

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.03.007

基于热加工过程金属学原理,建立了一类改进动态再结晶二维元胞自动机模型,模拟了加工硬化,动态回复、形核及再结晶晶粒长大等一系列过程.利用该模型可得到整个热加工过程流变应力变化,晶粒的形态、晶粒取向及大小.流变应力的大小可由基体与再结晶晶粒位错密度的平均值计算.采用该模型对不同应变,应变率及温度下纯铜动态再结晶过程进行了模拟,模拟结果与相同热变形条件下纯铜实验结果吻合较好.

关键词: , 动态再结晶 , 模拟 , 微观组织演化

马氏体相变中应变自协调效应的三维相场研究

满蛟 , 张骥华 , 戎咏华

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00051

本文通过三维相场模型,模拟了孪晶结构马氏体的生长,计算了马氏体生长过程中的能量变化.结果表明,在马氏体变体长大阶段,随演变时间的延长,对于2个变体马氏体组成的体系,其总弹性应变能增加;而对于3个马氏体变体组成的体系,其总弹性应变能降低.本文的相场模拟揭示了3个马氏体变体具有最佳的的应变自协调效应.

关键词: 三维相场模拟 , 能量分析 , 马氏体相变 , 微观组织演化 , 自协调效应

3种铸造镍基高温合金热疲劳行为研究

肖旋 , 许辉 , 秦学智 , 郭永安 , 郭建亭 , 周兰章

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00066

研究了3种铸造镍基高温合金在不同温度下的热疲劳行为,利用OM和SEM对合金的组织和热疲劳裂纹形貌进行了观察.结果表明:3种合金的热疲劳裂纹均萌生于V型缺口尖端处,应力诱导下氧化孔洞的产生、聚集和相互连通是裂纹萌生的主要方式,晶界、碳化物及共晶促进了裂纹的萌生和扩展.IN738和DZ444合金的热疲劳裂纹分别沿晶界和枝晶间扩展,DZ445合金的裂纹扩展方式随着温度升高由沿枝晶间扩展转变为沿晶体学取向扩展.高温氧化和热应力的交互作用是热疲劳的主要损伤机制,各合金在较高温度(950℃)下发生的微观组织演化促进了热疲劳性能的降低.

关键词: 镍基高温合金 , 热疲劳 , 高温氧化 , 晶体学取向 , 微观组织演化

钛合金筒形件轧-旋成形研究进展

郭靖 , 詹梅 , 杨合

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.04.05

钛合金筒形件具有轻质、 高强、 耐腐蚀等优点,在航空、 航天和兵器领域有着广泛的应用与需求.针对目前的钛合金筒形件成形制造工艺难以满足大直径薄壁长筒形件的高效、 低成本制造要求,提出了一种环轧-旋压(轧-旋)成形工艺制造钛合金筒形件的方法.在轧-旋成形工艺中,坯料历经环轧线接触与旋压点接触下的连续局部加载增量成形和显著的不均匀变形,其变形过程复杂,微观组织不均匀,容易发生破裂,影响筒形件的成形质量.为此,基于两相钛合金自洽模型和Oyane韧性准则,建立了耦合损伤的轧-旋宏微观仿真模型,研究了TA15钛合金筒形件轧-旋过程中的宏观变形行为、 微观组织和损伤破裂演化规律.发现工件经轧-旋成形后,外层应变较大,中间层和内层基本相同;工件温度沿壁厚由内到外逐渐降低;α晶粒尺寸外层最小,内层和中间层相差不大;α相体积分数沿壁厚由内到外逐渐降低;工件内表面在环轧后的旋压过程中,由于正应力三轴度以及高应变速率的共同作用,最易发生破裂.

关键词: 钛合金 , 环轧-旋压 , 有限元 , 微观组织演化 , 损伤演化

3种铸造镍基高温合金热疲劳行为研究

肖旋许辉秦学智郭永安郭建亭周兰章

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00066

研究了3种铸造镍基高温合金在不同温度下的热疲劳行为, 利用OM和SEM对合金的组织和热疲劳裂纹形貌进行了观察. 结果表明: 3种合金的热疲劳裂纹均萌生于V型缺口尖端处, 应力诱导下氧化孔洞的产生、聚集和相互连通是裂纹萌生的主要方式, 晶界、碳化物及共晶促进了裂纹的萌生和扩展. IN738和DZ444合金的热疲劳裂纹分别沿晶界和枝晶间扩展, DZ445合金的裂纹扩展方式随着温度升高由沿枝晶间扩展转变为沿晶体学取向扩展. 高温氧化和热应力的交互作用是热疲劳的主要损伤机制, 各合金在较高温度 (950℃) 下发生的微观组织演化促进了热疲劳性能的降低.

关键词: 镍基高温合金 , thermal fatigue , high-temperature oxidation , crystallographic orientation , microstructural evolution

纯铜动态再结晶过程的元胞自动机模拟

卢瑜 , 张立文 , 邓小虎 , 王赛 , 裴继斌 , 张国梁

金属学报

基于热加工过程金属学原理,建立了纯铜动态再结晶的二维元胞自动机模型,模拟了加工硬化、动态回复、形核及再结晶晶粒生长等一系列过程。利用该模型可得到整个热加工过程流变应力变化,晶粒的形态、晶粒取向和大小及分布。流变应力的大小可由基体与再结晶晶粒位错密度的平均值计算。采用该模型对不同应变、应变率、温度下纯铜动态再结晶过程进行了模拟,模拟结果与相同热变形条件下纯铜实验结果吻合较好。本模型将微观尺度位错运动与介观尺度晶界移动动力学及宏观热加工参数进行了初步结合,为将来多尺度模拟研究奠定了基础。

关键词: 动态再结晶 , cellular automata , microstructure evolution , growth kinetics

马氏体相变中应变自协调效应的三维相场研究

满蛟张骥华戎咏华

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00051

本文通过三维相场模型, 模拟了孪晶结构马氏体的生长, 计算了马氏体生长过程中的能量变化. 结果表明, 在马氏体变体长大阶段, 随演变时间的延长, 对于2个变体马氏体组成的体系, 其总弹性应变能增加; 而对于3个马氏体变体组成的体系, 其总弹性应变能降低. 本文的相场模拟揭示了3个马氏体变体具有最佳的的应变自协调效应.

关键词: 三维相场模拟 , energetic analysis , martensitic transformation , microstructural evolution , self-accommodation effect

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