超塑成形数值模拟中广义摩擦系数的研究

针对超塑成形中摩擦系数的直接测量比较困难的问题,提出了广义摩擦系数的概念,采用数值模拟—试验验证的方法确定了广义摩擦系数,并以TC4板材典型试验件的超塑成形过程进行了试验验证。     

TC4钛合金板材超塑成形后力学性能研究

叙述了ＴＣ４铁合金板材在超塑成形、超塑成形／扩散连接（ＳＰＦ／ＤＢ）后力学性能的变化，并探讨了引起性能变化的原因以及提高ＳＰＦ／ＤＢ构件性能的措施。     

Ti-6A1-4V板材低温超塑性研究

钛合金板材Ti-6Al-4V是先经过多步等温锻造，然后在650℃以下辗轧制成，微观上呈现亚微晶粒结构，晶粒大小为0．3μm，这种板材在板平面内各向同性并具有较强的基部组织，其室温下的屈服强度、极限抗张强度以及疲劳极限均是微晶粒板材的1.2～1.3倍。该板材在650～750℃时出现超塑性能，在750～800℃时用这种板材通过超塑成形／扩散连接加工过一个复杂的壳式结构，该结构具有高的微观结构一致性，扩散粘接质量很高。     

圆台件的超塑成形计算模型

本文提出了圆台件的气压超塑成形的计算模型,为保证板材在超塑成形过程中保持最佳的成形速率以得到最佳的变薄率提供了条件.     

铝锂合金超塑成形技术

本文评述了国内外超塑性铝锂合金板材及其超塑成形技术的发展，讨论了铝锂合金超塑成形中的技术问题以及在航空航天工业中的应用前景。     

先进航空板材成形技术应用现状与发展趋势

板材成形技术是武器装备发展中至关重要的技术之一,是一个国家军事技术能力和科技水平的重要组成部分。本文综合论述了以超塑成形/扩散连接技术、喷丸和蠕变时效成形技术、柔性多点模具蒙皮拉形技术和旋压成形技术等为代表的先进航空板材成形技术的应用现状,总结和提出了航空板材成形技术的发展趋势和重点。     

GH4169合金超塑性及其复杂构件超塑成形

对GH4169高温合金板材超塑性及超塑成形进行了研究.研究结果表明:在典型的超塑成形应变速率范围(10-3～10-4)内,细晶GH4169合金在较宽的温度范围(920℃～980℃)内的延伸率都高于250%,最高延伸率可达513%,应变速率敏感性指数m值都大于0.3;合金在超塑过程中发生了晶粒动态长大,并且超塑变形后仍为等轴晶;利用超塑成形方法研制出了飞行器用GH4169合金燃气岐管,并通过了30MPa液压压力、保压10min的打压试验及20MPa、保压5min的气密试验.     

基于搅拌摩擦焊的TC4钛合金超塑成形性能研究

搅拌摩擦焊转速对锥形件的超塑成形性能影响不明显,但焊接接头经SPF后的微观组织长大显著,这可能与搅拌头对原始板材的破碎而导致的晶粒畸变能和亚晶有关。     

TA15钛合金超薄中空四层结构超塑成形/扩散连接一体化成形及精度控制

本文采用TA15钛合金热轧薄板作为原材料,探究超薄中空四层结构的超塑成形/扩散连接工艺。首先通过高温拉伸试验对TA15钛合金的超塑变形行为进行研究,获得了超塑成形过程的应力–应变曲线。然后通过有限元软件对薄壁横向局部贯通四层纵筋结构的超塑成形过程进行模拟,对成形过程中壁厚减薄、应力分布等行为进行研究,为后续超塑成形/扩散连接试验提供有效指导。最终成功制备了芯板直立筋良好、三角区宽度仅0.9 mm的超薄中空四层结构,其中面板最大减薄率为18.6%,芯板最大减薄率为55.1%,芯板与面板之间扩散连接区域的焊合率为92.1%～98.5%。TA15钛合金板材的原始显微组织晶粒细小破碎且呈等轴状,平均晶粒尺寸小于5μm,经长时间的超塑变形与热暴露后晶粒显著长大。     

GH4169高温合金多层板结构的激光连接/超塑成形组合技术

采用激光连接/超塑成形组合技术制造了GH4169合金三层板结构件,并分析了该合金板的超塑性及成形前后的微观组织.结果表明:超细晶GH4169板材具有良好的超塑性,在T=940℃,初始应变速率为=6.1×10-4s-1的条件下,延伸率达到368.2%,m值为0.39,超塑成形过程改善了焊缝显微组织并且提高了其力学性能,因此该方法适用于GH4169高温合金多层结构的制造.焊接工艺参数:频率32Hz,峰值功率4500W,脉宽3ms,焊速180mm/min;超塑成形工艺参数:温度Tf=960℃,压力Pf=4.2MPa,时间tf=130min.     

TA32钛合金板材的超塑胀形性能研究

通过开展高温气胀成形试验研究了TA32钛合金板材在不同应变路径下的超塑胀形性能。采用4种具有不同短长轴比的椭圆模具实现不同的双拉应变路径,并将试样的轧向和横向分别平行于模具的长轴方向以分析变形各向异性。基于非关联流动准则下的Barlat’89屈服准则以及胀形试样顶点处的应变分量、壁厚和曲率半径,确定了不同应变路径下的等效应力–应变曲线。结果表明,TA32板材的超塑胀形性能具有显著的应变路径依赖性,当应变路径从等双轴拉伸转变为近平面应变时,板材极限胀形高度减小,减薄率和峰值应力增加,延伸率降低,成形性能下降。同时,TA32板材在高温双拉条件下表现出明显的力学性能各向异性。当板材轧向与第一主应变方向平行时,材料具有更低的峰值应力和更高的塑性,表现出更好的成形性。     

LD10锻铝合金超塑性预处理工艺的研究

本文叙述了预处理工艺在研究金属超塑性中的重要性。目前大多数工业铝合金皆仿照７０７５合金、７４７５合金预处理工艺方法进行，故而主要适用于板材超塑性成形。本文重点叙述了ＬＤ１０合金体积成形的超塑性预处理工艺中各个工艺步骤对超塑性的影响。棒材的预处理工艺步骤为固溶、过时效和镦拔。板材的预处理工艺步骤为固溶、过时效和轧制。超塑拉伸试验表明，经预处理的棒状试样，在４６０°Ｃ、ε为３．３３×１０￣－３Ｓ￣－１条件下获最高延伸率，δ为３５７％。经预处理的板状试样在４６０°Ｃ、ε为５×１０￣－３Ｓ￣－１条件下获最高延伸率８２０％。这一指标是现今所知的相近铝合金在最佳超塑拉伸变形条件下的最高值。     

冷轧加工率和热处理制度对超塑用TC4板材组织和性能的影响

通过观察和测试不同冷轧和热处理工艺超塑用TC4板材的组织和力学性能,研究了冷轧加工率和热处理温度对TC4钛合金组织和性能的影响,优化了TC4板材的显微组织并测试了其超塑性能。研究结果表明:增加冷轧加工率,840~860℃热处理,有利于超塑用TC4板材得到均匀、无畸变、细小的再结晶组织,其室温强度可达到1060~1048MPa,延伸率为18%~18.5%;经组织优化后的超塑TC4板材在870℃,应变速率为2.4×10-3/s-1时,延伸率可达到894%。     

Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金板材超塑成形组织及性能研究

分别采用最大m值法和恒应变速率法对Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金(SP700钛合金)板材进行超塑拉伸,研究了755~785℃、0.1~0.005s-1及不同方向的单向条件下其超塑拉伸变形行为和典型件的超塑成形行为及力学性能。结果表明:SP700钛合金具有优异的低温超塑性,采用最大m值法在45°方向、775℃变形后,获得3110%的最高延伸率,变形诱发晶粒长大使SP700钛合金抵抗颈缩的能力增加。受双向拉应力作用的锥形件,在755℃具有最优的超塑成形工艺性,锥形件高度可达到100mm,并且晶粒尺寸无明显变化。经33%超塑变形量的试样室温力学性能略高于无变形试样,其室温抗拉强度和延伸率平均值分别达到1027MPa和16.8%。     

超塑铝锂合金

本文评述了超塑铝锂合金的研究历史和现状,列出了主要超塑铝锂合金的预处理工艺及超塑性能,并对预处理工艺的核心环节、空洞及超塑成型技术的最新进展进行了评述。     

TA32高温钛合金超塑性能研究

采用恒应变速率法对TA32高温钛合金板材进行超塑拉伸,研究了温度920～980℃和应变速率5×10^-5～1×10^-3 s^-1条件下材料的超塑变形行为,并分析了锥形件胀形过程的变形特征和微观组织演变规律。结果表明,TA32合金具有良好的超塑性变形能力,温度920℃、应变速率1×10^-3 s^-1时最大延伸率达到864%。温度为940℃和960℃时,受平面应力变形的锥形件高度较高,分别为90 mm和92 mm;经过不同变形量的变形后微观组织变化并不显著。     

TC4钛合金超塑成形研究现状及其发展展望

介绍了TC4钛合金超塑成形的研究现状,主要内容包括:应变速率敏感性指数m值研究;超塑成形过程中材料组织演变过程及超塑变形机制研究;空洞的演变过程研究,包括空洞形核、长大机制及断裂机制研究;超塑成形与焊接方法的组合成形技术研究,其中着重介绍了超塑成形与扩散连接(SPF/DB)和超塑成形与激光焊接(SPF/LW)的组合应用以及有限元模拟技术在超塑成形中的应用;文章的最后对TC4钛合金超塑成形的发展趋势进行了展望。     

座标网格技术在超塑成型试验中的应用

超塑成形中以鈑材气压吹塑成形研究最多,现已开始生产应用。鈑材吹塑成形主要特点之一是利用材料变薄来延展面积,填充模具型腔成形的。研究各种超塑成形件的变薄规律,对合理设计超塑成形件、控制超塑成形参数及超塑成形模具结构的设计有着指导性的意义。     

超塑成形设备技术现状与发展

超塑成形技术是一种利用材料的超塑性大变形能力制造薄壁复杂构件的先进成形技术。超塑成形及超塑成形/扩散连接过程中的工艺参数变量多,参数同步性控制要求高,一般在专用超塑成形设备上进行,可更方便实现坯料温度、工模具温度、变形区、变形速度、变形应力等关键参数控制。传统超塑成形设备压制单向性、功能集成度不够、自动化程度低等,远不能满足科研生产的需要。因此,本文重点阐述了近年来出现的多向加载、“气–液”耦合控制、自动上下料3种超塑成形设备新功能。随着先进制造技术、信息技术等的集成和深度融合,超塑成形设备将朝着大型化、清洁化、自动化、多能场复合化及专用化等方向进一步发展,并将进一步改善超塑成形技术的生产效率及应用范围。     

1420铝锂合金典型构件超塑成形研究

采用超塑成形工艺制备了1420铝锂合金盒形结构试验件.通过有限元模拟及微观组织观察,分析了温度对1420铝锂合金超塑性的影响,超塑成形后试验件的壁厚分布及材料的超塑成形断裂机制.结果表明:有限元模拟能够很好地预测超塑成形后试验件的壁厚分布;当成形温度为520℃时,1420铝锂合金表现出良好的超塑性变形能力;在超塑成形过程中,随着变形量的增加,材料内部空洞的交连和聚合是导致1420铝锂合金最终破坏的主要机制.