超塑性的研究进展、应用和存在的问题

本文简要介绍了国内外陶瓷、金属间化合物、铝锂合金和金属基复合材料超塑性研究的最新进展以及超塑性的较新应用;阐述了超塑等温成形工艺现存的问题及发展方向。     

Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金低温变形机理研究

为满足我国大型航天运输系统对130 L低温冷氦气瓶的应用需求,采用Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金板材结合超塑性等温精密冲压工艺研制了130 L低温冷氦气瓶,并系统研究了Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金的低温变形机理。研究结果表明,Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金在20 K条件下呈现出滑移+孪生交替进行的变形行为,原始板材的不完全再结晶现象在热成形过程中得以消除,且球体本体的完全等轴再结晶组织及曲折晶界特征可以很好地协调Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金的低温变形过程,使其具备优异的低温力学性能。说明采用的超塑性等温精密冲压工艺是一种研制大规格航天压力容器行之有效的工艺方案。     

粉末高温合金超塑性等温锻造技术研究

对FGH96合金超塑性及等温锻造工艺进行了研究,结果表明,FGH96合金经晶粒细化处理后,在1020～1100℃,具有良好的超塑性;FGH96合金超塑变形时流变应力比热等静压后直接变形时显著降低,在1050℃以1×10-4s-1进行恒应变速率压缩变形,其流变应力只有60MPa左右;将FGH96合金超塑性变形应用于大型涡轮盘的等温锻造,使小设备超塑性等温锻造大型涡轮盘锻件成为可能.     

超塑性挤压在金属塑性成形中的应用

对超塑性挤压工艺的特点做了介绍，与常规的等温挤压进行了比较，并对目前超塑性挤压的研究状况和实际应用做了有关论述．     

电塑性及电流辅助成形研究动态及展望

航空航天等领域对高性能、轻量化和高功效构件精确成形成性的要求,迫切需要发掘和提高难变形材料的成形潜力。金属等材料在电流辅助加载时塑性提高和变形抗力降低的电塑性效应（EPE）,与传统塑性加工技术相结合发展出的电流辅助成形（EAF）工艺,可望大幅提高材料成形极限和成形质量,是实现难变形材料难成形结构精确成形制造的极具前景的技术。基于EPE测试表征方法的研究进展分析,综述了焦耳热效应、电子风效应及磁效应等EPE作用机理的研究动态,从回复、再结晶、相变及缺陷修复等方面,分析总结了电流处理对材料微观组织和性能的影响规律和作用机制,进而讨论了电塑性拔丝、轧制及微成形等EPE用于成形过程的EAF研究进展。基于上述研究动态分析,总结提出了电塑性机理方面尚待解决的科学难题、EPE驱动EAF工艺创新及工业化应用所面临的技术挑战。     

SiCp／LY12复合材料的超塑性研究

本文研究了粉末冶金法制造的SiC_p/LYl2复合材料的超塑性,测定了热挤压态SiC_p/LYl2复合材料的拉伸、压缩m值,分析了工艺参数对超塑性的影响,确定了超塑性成形工艺参数,并初步分析了SiC_p/LYl2复合材料的显微结构和超塑性的关系。     

美国钛合金超塑性成形/扩散连接工艺简介

钛合金是世界上公认的难加工材料,但是利用超塑性成形/扩散连接工艺(SPF/DB)可以制作出用焊接、铆接工艺方法难于制作的复杂的钛合金飞机部件,并且使部件一体化、轻量化,成本降低。美国的飞机制造商于七十年代初期开始研究钛合金的超塑性成形工艺(SPF),他们在899～927℃的高温和变形速率为10~(_4)厘米/厘米·秒的条件下,使钛合金的延伸率达到600～1000％,试件成形过程就象塑料板真空成形一样,在不发生缩颈和断裂的情况下进行均匀的复杂变形。目前,美国已在四个机种上采用Ti-6Al-4V超塑性成形(SPF)零件,数量达到256     

LY12合金大型翼片超塑性等温精锻技术

本文对大型薄腹板筋型翼片在5×10_4kN液压机上采用超塑性等温精锻工艺的原因作了较为详尽的分析,并叙述了实现LY12合金翼片超塑性等温精锻技术的工艺参数、模具结构设计、坯料外形尺寸和润滑剂的要点,最后介绍了翼片锻件上穿筋、折叠、缩孔等缺陷的产生原因及消除缺陷的方法。     

7475系列铝合金超塑性流变学研究

在特定成形条件下,铝合金可表现出超塑性:(1)成形温度接近熔点温度(约600℃);(2)应变控制在相当低的水平(一般低于10-3 s-1)。该种性能使得材料在破坏前承受较大的变形量,可用来成形复杂的零部件。超塑性成形工艺可用来生产机身壁板等零件。然而,超塑性成形工艺的过程难以控制,事实上,主要存在的问题为预测最终成形零件的厚度分布以及确定成形气压规律,以便成形过程中不出现裂纹等缺陷。为了解决上述问题,一般采用有限元模拟的方法,同时需要具备良好的超塑性材料的性能知识。本文研究了7475铝合金的超塑性性能和该性能在成形中的运用。采用对称拉伸试样的结果确定了经典幂次方程的参数,采用最小二乘法减小试验和模拟误差确定了响应曲面,该曲面的结果与试验的误差小于10%。通过上述分析,采用Abaqus模拟复杂零件的超塑性成形过程,模拟的结果在关键区域未产生损伤,最后通过充气压试验来验证了数值模拟的结果。     

TC4合金等温成形过程模拟与组织预测

在试验研究的基础上，建立了能够反映锻造热力参数对材料成形性能影响的新型本构方程，并采用变形与传热耦合分析的刚塑性有限元数值模拟方法，全面系统地研究了TC4合金的等温成形过程，基于建立的该合金动态再结晶组织的演化模型，定量地预测了等温成形过程中TC4合金微观组织的演变情况，并分析讨论了工艺参数合金微观组织演变过程的影响，从而为TC4合金热成形工艺参数的优化设计和控制提供了基础。     

Ti-10V-2Fe-3Al合金锻件组织和性能的控制

介绍了Ti－10V－2Fe－3Al合金锻件的研制过程。通过锻造工艺和热处理工艺试验表明,该合金可实现中等强度下的高塑性和高韧性匹配,达到与30CrMnSiA钢相当的性能水平。     

TC4钛合金汽轮机叶片精锻工艺研究

着重讨论了TC4钛合金 710mm叶片的精锻工艺 ,分析了各种热处理制度及锻造温度、变形程度对叶片组织和性能的影响。     

TC11合金热变形特性及变形参数对组织的影响

通过热模拟压缩试验,分析了TC11合金的高温变形特性及不同变形参数下的组织演化规律,用非线性回归方法建立了TC11合金Kumar型材料的本构关系,得出了TC11合金的高温流变曲线基本呈流变软化特征的结论;最后应用MSC,Autoforge软件对TC11合金某型号涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式工艺设计,验证了TC11合金材料本构关系的工程适用性.     

应用基于FEM的预成形最优化方法提高锻件变形均匀性

锻件变形分布不均匀将导致锻件各部位的组织和性能产生很大差异。应用基于正向有限元数值模拟和最优化方法进行坯料预成形设计的新方法,可显著提高锻件各部位的变形均匀性。首先介绍了以提高锻件变形分布均匀性为目的的坯料预成形最优化方法的基本原理,并针对典型的IN718合金涡轮盘锻件进行了坯料预成形设计。给出了预成形坯料与普通圆柱坯料的对比结果,并进行了相应的试验验证。结果表明,应用这种方法对IN718合金涡轮盘锻件进行坯料预成形设计,可使盘锻件各部位变形均匀性明显改善。     

锻造工艺对1Cr16C05Ni2Mo1WVNbN钢组织和性能的影响

通过试验详细论述了不同锻造工艺对1Crl6CoSNi2MolWVNbN钢的金相组织、室温拉伸冲击性能、450℃拉伸性能和持久性能的影响。从而得出结论锻造工艺对合金室温和450℃拉伸性能、持久寿命影响不大,变形量的增加有利于细化晶粒和一次碳化物NbC的尺寸减小,在1120℃—l160℃始锻温度、40％～60％变形量条件下锻造合金室温冲击韧性处于较高水平。该合金的最佳锻造工艺参数为：1140℃下锻造,变形量50％左右。     

GH4133B合金精化模锻件的性能及工艺控制

叙述了现行工艺模锻的GH4133B合金精化模锻件的性能和组织特点;叙述了直接时效、添加预备热处理精化模锻件的性能和组织特点.叙述了标准热处理固溶加热温度与精化模锻件组织和性能的关系.     

基于型面节点的复合材料构件模具型面修正研究

针对复合材料在热压罐中固化变形造成的零件尺寸误差、带应力装配、降低疲劳寿命等长期困扰航空、航天工业的问题,研究复合材料固化变形的影响因素、作用机理等,并利用基准点的位置坐标,实现两曲面间的匹配,提出变形修正的算法和切实可行的修正手段,从而在模具设计时对模具型面做相应的补偿,减少试模、修模次数,实现复合材料固化变形的有效控制,达到复合材料精准制造的目的。     

30CrMnSiA钢轴类结构的电子束焊接工艺及力学性能研究

30CrMnSiA钢有较好的力学性能和焊接性能,是常见的航空用材。本课题选取了30CrMnSiA厚板材和管材进行电子束焊接,研究了12mm和16mm锁底焊接的电子束焊接工艺及电子束焊接接头的拉伸性能,并分析了焊接接头的断裂情况。     

锻造温度对TC4合金组织与性能的影响

研究锻造加热温度对TC4合金组织与性能的影响规律。表明其均采用锻后水冷加强化热处理相同条件下,TC4合金采用高温锻造(相变点以下10℃至相变点以上5℃),可以获得细密交错的网状α+β组织,或其间伴有少量等轴α相的双态组织,从而可得到高强度与高塑性的性能。本文还讨论了上述工艺使TC4合金有效强化的机理。     

数值模拟技术在飞机复合材料结构制造中的应用

复合材料结构件在航空领域得到广泛应用,但制造中产生严重的翘曲变形影响外形精度和装配连接。因此,对其制造工艺的研究日益重要,尤其是对带有复杂轮廓型面复合材料整体结构件的制造工艺。本文对复合材料结构成型工艺中固化变形机理进行了分析,阐述了变形控制模拟技术的发展和其在飞机结构制造中应用的必要性,并以实例证明数值模拟技术是进行...