惯组结构热变形控制方法研究

针对降低外界温度变化对惯性仪表输出精度影响的目标，开展惯性结构热变形控制方法的研究，建立基于伽辽金有限元方法的一维单向稳态热传导有限元方程和热变形方程，提出了4种控制热变形的结构优化设计方法，并进行了有限元仿真分析论证和试验验证，为后续惯组产品的热设计提供了依据。     

高强高韧Al-Cu-Li-Mg-Zr-Zn-Mn合金热变形行为

在Gleeble～1500热模拟实验机上，采用高温等温压缩，应变速率为0．001～10／s，变形温度为360～520％，对通用型铝锂合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究，分析了其高温变形的物理本质。结果表明：在等应变速率下，真应力随温度的升高而降低；在相同的变形温度下，随应变速率的增加，流变应力水平升高。在较低的变形速率及较高的变形温度条件下热变形时，通用型铝锂合金容易发生动态再结晶。而变形速率较高，变形温度较低时，通用型铝锂合金可能发生剪切变形，热变形过程中则主要发生动态回复。     

太阳辐射对航空发动机露天试车台热变形的影响

航空发动机露天试车台暴露于室外大气环境中，太阳辐射将导致其结构热变形，直接影响测试精度。首先使用ASHRAE模型对ANSYS Workbench中Solar Calculator功能模块的辐射计算结果进行验证，确定了模块计算的准确性；然后基于Solar Calculator功能模块对露天试车台结构温度场进行计算分析，探究了太阳辐射对露天试车台结构热变形的影响。结果表明，利用Solar Calculator功能模块计算太阳辐射强度最大误差为5.20%，露天试车台因温度变化导致在x、y、z方向上分别伸长0.033%、0.107%和0.020%。还对基于有限元结构建模与利用线膨胀系数估算的结构变形进行了计算，两种算法的平均误差在6.52%以内，验证了有限元模型用于热变形计算的合理性。     

5B70合金大尺寸锻环成形工艺及组织性能

针对大尺寸5B70锻环性能提高需求，通过对5B70均匀化铸锭进行不同温度和应变速率下的热压缩模拟，获得应力应变数据并拟合了该合金的热加工图，以指导大尺寸锻环成形。从热加工图中得到该合金合适的热变形温度为400~450 ℃，变形速率为0.1/s左右最为合适。根据该加工图，采用相同条件的环锻工艺，制备了5B70铝镁钪合金试验件和尺寸为Ф2 900 mm×Ф2 600 mm×700 mm成品环件，并讨论了热变形工艺对成形件组织和性能的影响。结果表明，铝镁钪合金在该热变形条件下进行塑性变形，没有出现加工失稳等变形缺陷，可获得力学性能和塑性综合表现良好的铝镁钪合金成形件。     

基于非线性重构的跨声速压气机叶片静气动弹性分析

工作状态的压气机转子叶片在气动力及离心力作用下会发生变形，准确的叶片构型预测对于压气机性能分析和检验具有重要意义。为研究叶片气弹变形对压气机气动及结构参数的影响，采用非线性叶型重构方法获得了Stage 37转子叶片在不同工况下的热态构型。在计算叶片变形时，计入了叶片受力载荷随构型变化的非线性特征以及叶片的变刚度特性，叶片受力载荷与刚度矩阵随叶片构型同步更新。考察了不同工况下热态叶片的变形规律，研究表明:叶型重构方法可有效提高压气机气动性能的预估精度。设计转速下，热态叶片的堵塞流量及近失速点压比较冷态叶片分别增加1.2%和0.24%，叶片变形对气动特性的影响随转速增加而增强。离心力对叶片变形起主要作用，然而气动力的压力反扭作用不可忽略，设计转速下近失速点反扭角较堵塞点增加了14.7%。计算跨声速转子热态叶片构型时，需考虑离心力和气动力的综合作用。     

TiB2/7050颗粒增强铝基复合材料热变形行为与热压工艺优化

分析TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料的热变形行为及工艺参数的影响规律，对其热变形后的组织设计和获得理想性能参数至关重要。基于此，针对TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料开展了相关研究。用Gleeble-3500热模拟机进行热压缩试验，研究了TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料在变形温度300~450 ℃、应变速率0.001~1 s-1时的热变形行为，建立了材料的双曲正弦本构方程；根据动态材料模型计算得出热加工图，优选了材料的热加工工艺窗口；对原始挤压成型坯料和优化工艺的热压成型坯料进行了力学性能测试和微观组织形貌分析。结果表明:两种成型工艺相比，热压件强度指标略有提高，但塑性大幅提高，其长横向断后延伸率提高400%；热压工艺件晶粒更加细小、且无明显择优取向；拉伸断裂机制均为准解理断裂，热压件断口韧窝更深、撕裂棱更粗大，表明塑性撕裂持续时间更长。      

TC11钛合金热变形性能的试验研究

研究了TC11钛合金在温度600~800℃、应变速率0.001s-1~1s-1条件下的高温压缩变形行为,分析了变形温度、应变速率对热变形过程中变形抗力和显微组织的影响,探讨了TC11钛合金热旋压变形的可行性,为钛合金热旋工艺制定提供理论和试验依据。     

提高Al－Mg－Li（01420）合金冷轧变形能力的试验研究

通过对０１４２０合金铸锭的包覆处理及对合金热轧板材的热处理，探讨了提高合金冷轧变形能力的途径。结果表明，合金经过淬火、空冷退火及包覆处理后，冷变形能力得到不同程度的提高，其中经４５０℃×３０ｍｉｎ的淬火处理后，合金的冷轧性能最好，极限变形率可达８２％。文中讨论了影响合金冷轧变形性能的原因。     

液体静压导轨热特性有限元分析

为了减少超精密机床中液体静压导轨热变形对机床加工精度的影响,本文建立了液体静压导轨动导轨有限元模型,利用有限元分析软件ANSYS对动导轨在不同工作环境下做不同运动时的热变形进行仿真分析,仿真结果表明,当动导轨做高速变加速运动时,动导轨热变形较大,会对加工精度产生较大影响,为此,提出了降低液体静压导轨热变形的方法.     

偏置抛物面卫星天线反射器固化变形分析

偏置抛物面卫星天线反射器由碳纤维预浸料铺制而成，在固化过程中通常会出现热变形、固化收缩变形及机械变形等形变，且过大的变形会导致反射器反射信号产生偏差。为了有效预测天线反射器在热压罐固化过程中的变形，本文采用线性粘弹性本构模型表征纤维增强复合材料在固化过程中的应力-应变关系。采用顺序热-力耦合分析法，对天线反射器内部温度场、固化度场及位移场的分布进行建模，并对铺层结构及降温速率对天线反射器变形的影响开展研究。结果表明：相较于纯0°铺层结构，正交和准各向同性铺层天线反射器z向变形量减小了51%以上，且降低降温速率有助于提高天线反射器的固化型面变形。     

原位合成TiB_2/6351复合材料热压缩变形特性

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对原位合成TiB2(质量分数,8%)/6351复合材料在不同变形温度和不同应变速率条件下的热变形特性进行了研究,利用透射电镜(TEM)和光学显微镜分析了压缩后试样的微观组织.结果表明, 材料的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;材料的流变行为主要表现为加工硬化、动态回复和动态再结晶;相应的显微组织特征为:位错网络、混乱的位错团和胞状结构,亚晶及等轴晶.在应变速率和变形温度均较低时,增强体颗粒周围的基体中形成高密度位错区,但随变形温度的升高而减少;在应变速率较高时,增强体颗粒和基体的界面处开裂甚至增强体颗粒本身发生破碎.     

细晶态FGH96热成型时的流动行为研究

 通过热模拟试验,对细晶态FGH96 合金的高温流动特性进行了研究,分别从宏观和微观上对影响FGH96 流动特性的因素(变形温度、变形速率和变形程度以及Z 因子和动态再结晶晶粒尺寸等) 作了系统分析。结果表明:变形温度、变形速率和变形程度对流动应力和再结晶晶粒尺寸均有不同程度的影响。在此基础上,建立了细晶态FGH96 合金热成型时的本构模型,该模型充分考虑了变形温度、变形速率和变形程度对流动应力的影响,这对FGH96 合金热成型过程的数值模拟和热力参数的合理制订具有重要意义。     

AZ31B镁合金双道次热变形过程流变应力特征模拟研究

建立了一类镁合金双道次热变形过程的二维元胞自动机模型。考虑到镁合金具有六重对称的密排六方晶体结构,模型采用了六边形元胞网格。另外,通过计算位错密度演变和设定晶粒形核长大规则,模型将热变形过程中动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶和晶粒长大等单个物理过程耦合到一起。为了验证模型,将其应用到AZ31B镁合金单道次和双道次热压缩过程。探讨了不同变形温度、应变速率、道次间隔和预应变对应力-应变曲线的影响。将计算结果和实验结果进行了对比,吻合较好。     

B93铝合金热加工特性模拟研究

在Gleeble1500热模拟机上采用轴对称等温压缩实验,研究了B93铝合金在热加工中变形温度和应变速率对合金组织的影响,基于动态模型计算出B93铝合金加工图,分析合金热加工的流变失稳区并确定了合金热加工的最佳工艺参数。结果表明:变形速率和变形温度对B93铝合金的微观组织有影响;合金的峰值应力随变形温度的升高而降低,随变形速率的提高而增大;B93铝合金最佳的热加工制度为:变形温度420℃左右,应变速率0.001 s-1。     

置氢Ti600合金热变形本构关系

基于热模拟压缩试验数据,通过共线性诊断、变量筛选、回归分析等过程,建立了置氢Ti600合金热变形的本构关系.结果表明:回归计算值与试验值吻合较好,所建立的本构关系能够描述置氢Ti600合金热变形过程中应变、应变速率、变形温度对流变应力的影响规律.     

Ti-6Al-2Zr-1M0-1V合金的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-6A1-2Zr-1Mo-1V钛合金铸态材料进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形实验，温度范围是700～1000℃，应变速率范围是5×10     

挤压态喷射成形GH738合金热变形行为及组织研究

在温度950~1150℃、应变速率0.001~1 s–1及工程应变50%条件下,利用Gleeble-3500TM热模拟试验机对挤压态喷射成形GH738合金进行热压缩实验,研究合金的流变应力,建立合金热变形本构关系,利用EBSD分析合金组织演变。结果表明:合金流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低,在相同变形条件下,具有细晶组织特征的挤压态喷射成形GH738合金峰值流变应力低于粗晶组织的铸锻GH738合金;挤压态喷射成形GH738合金热变形激活能为651.08 kJ·mol–1,GH738合金的热变形激活能随着初始平均晶粒尺寸的减小而升高;形变温度的升高使挤压态喷射成形GH738合金初始被拉长的晶粒逐渐演变为等轴再结晶晶粒,在1000℃以上获得完全动态再结晶组织,再结晶组织随形变温度的进一步升高发生长大。     

22MnB5超高强钢板热成形中的回弹机理分析

回弹是影响热冲压件形状精度的主要因素,为研究影响22MnB5超高强钢板热冲压成形中回弹的因素,在不同温度下对22MnB5高强钢板进行拉伸试验,考察了变形温度和应变速率对弹性应变和蠕变应变的影响,获得其热力学性能。通过等温度和非等试验考察了变形温度、热成形终了温度和压边对热成形后回弹的影响。采用有限元法对槽形件非等温热成形过程进行了数值模拟。从试验结果和模拟结果可知,热效应是引起回弹的主要因素,蠕变应变减少了热成形后的回弹量。蠕变应变和热效应是影响热成形中回弹的主要因素。     

一种高硅镍铜合金高温热压缩变形的研究

利用Gleeble-1500热模拟材料实验机,对高硅镍铜合金铸态试样分别在温度为T1,T2,T3,T4,应变速率为S1,S2,S3,S4,S5时进行压缩变形.对该合金的高温塑性变形行为和热压缩后的组织演变规律进行了研究.分析了流变应力与应变速率和温度的关系,计算出了应力指数和变形激活能.结果表明,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而减小,并且该合金在高温变形条件下发生动态再结晶.     

Substructure evolution in two phases based constitutive model for hot deformation of TC18 in α + β phase region

The α + β dual phase titanium alloys are key structural materials in aviation and aerospace industries, and the complicated flow behavior of these titanium alloys during hot deformation requires to establish a constitutive model incorporating physical mechanism for optimizing processing parameters and designing forming tools. This work aims to establish a constitutive model incorporating physical mechanism for hot deformation of TC18 in α + β phase region. Firstly, the flow behavior and microstructure evolution for hot deformation of TC18 in α + β phase region are characterized. The TC18 shows significant strain hardening rate and negative strain hardening exponent around and after peak flow stress, respectively. After peak flow stress, Dynamic Recovery (DRV) mechanism dominates the evolution of α and β phases according to the results of substructure evolution. Then, the internal state variables method is applied to establish a constitutive model incorporating physical mechanism for hot deformation of dual phase titanium alloys. The variation of dislocation density during the hot deformation of titanium alloys is modeled by considering the accumulation of dislocation due to the impediment to dislocation movement by substructure obstacles and the annihilation of dislocation due to the dynamic restoration effect. The interaction between dislocations, the subgrain boundaries and the grain/phase boundaries obstruct the dislocation movement in the α phase, and the first two obstructs the dislocation movement in the β phase during the hot deformation of TC18. The dislocation annihilation process in the α and β phases during the hot deformation of TC18 is dominated by DRV. Finally, the substructure evolution in the two phases based constitutive model for hot deformation of TC18 in α + β phase region is presented. This model is well applied to predict the flow stress and quantitively analyze the role of DRV effect in the evolution of α and β phases during the hot deformation of TC18.