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。     

基于三维静电场的TC4合金叶片预制坯设计

以一种TC4合金叶片为例提出了一种新的基于三维静电场的预成形设计方法.利用塑性变形过程中坯料流动规律类似于静电场等势线这一特征,通过三维静电场模拟选取适当的等势场作为预制坯的基本形状.并利用数值模拟软件对TC4合金叶片的等温成形过程进行模拟,与采用传统经验设计的预制坯成形过程进行了对比.结果表明,采用三维静电场设计的预制坯成形效果良好,该方法特别适合复杂表面锻件体积成形工艺的预制坯设计.     

GH4061合金涡轮球壳模锻成形工艺及微观组织分析

涡轮球壳作为液体火箭发动机的关键件,影响着火箭发射的成败。而采用传统自由锻工艺生产的涡轮球壳性能一直无法满足设计要求,基于此本文提出采用模锻工艺进行涡轮球壳成形,通过对GH4061微观组织及涡轮球壳成形过程仿真模拟,系统地研究了GH4061合金最佳成形温度及临界变形量参数规律和涡轮球壳成形过程的应变分布特点。结果表明：GH4061合金最佳成形温度为1 000 ℃,最佳变形量为20%～40%。涡轮球壳采用挤压模锻工艺生产,坯料在模具中充填完整,不存在缺肉、夹杂、裂纹等缺陷,端面平正,飞边分布均匀,各尺寸及性能满足锻件要求。成形过程中变形量最小的位置在涡轮球壳下端面,晶粒尺寸ASTM 5～6级。     

基于组织均匀性目标的TC4合金盘形件等温成形工艺优化

采用有限元数值模拟虚拟试验方法，以终锻件组织均匀性为目标，研究了TC4合金盘形件等温成形过程，为锻造工艺参数的优化提供了一条从虚拟试验—回归模型—优化设计的新思路。根据锻造工艺参数与组织均匀性之间的关系，结合建立的回归模型，采用单纯形优化算法对TC4合金盘形件等温锻造成形工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数模拟了等温锻造成形过程，结果表明，锻后组织分布均匀，优化效果显著。     

基于正交回归的TC4合金本构关系研究

通过热物理模拟试验,系统地研究了主要热力参数(变形温度、变形速率、变形程度)与流动应力间的数值关系;采用正交设计原理,分析并回归出TC4合金的本构方程;定性地探讨了热力参数对TC4合金成形性能的影响规律,为TC4合金热变形数值模拟和热力参数的合理制定与控制提供了依据。     

TC9钛合金的双重退火与形变热处理

我厂部份叶片用TC9钛合金制造。模锻(包括顶锻、预锻、终锻和最终成形)毛坯经过双重退火,其目的是消除模锻应力,改善合金的组织并获得要求的机械性能。存在的主要问题是钛合金叶片的热处理变形。为解决变形问题,曾使用冷校正,但是冷校正叶片在电解加工叶身型面时,又发生超差变形,而且大叶片冷校正不了。又使用形变热处理经过三次小批生产,结果满意,使变形问题得到基本解决,从而提高了叶片热处理质量。一、热处理工艺双重退火分高温退火和低温退火。由于钛的化学活泼性很高,在高温中能和多种元素发生反应而受到污染,为减少钛合金的污染在高     

一种基于并联关系模型的TC4合金本构方程

 以 TC4合金流动应力σ为目标函数,通过热态物理模拟试验,系统地研究了主要锻造热力参数 (变形温度、变形速度和变形程度等 )对目标函数的影响,基于数理统计学原理,科学地分析并回归出了能综合反映锻造热力参数对材料成形性能影响的本构方程,得出了 TC4合金变形工艺参数 (变形温度 T、等效应变速率ε、等效应变ε等 )对目标函数的影响规律,从而,为 TC4合金锻造过程的数值模拟和锻造热力参数的合理制订与控制提供了基础。     

置氢钛合金粉末模压成形-烧结改性机理

采用置氢TC4钛合金粉末模压成形+保护气氛下烧结工艺,研究了置氢TC4合金粉末模压成形-烧结后合金的组织性能的变化规律,提出了采用置氢钛合金粉末成形与钛合金热氢处理技术相结合的新工艺路线制备合金.结果表明:随着置氢量的增加和烧结温度的升高,置氢TC4合金粉末模压成形烧结体致密度均呈逐渐增高趋势;烧结体组织由明显的魏氏体...     

TC4合金的新型本构关系

通过热态模拟试验 ,系统地研究了主要锻造热力参数 (变形速度、变形温度、变形程度 )与 TC4合金流动应力、微观组织之间的数值关系 ,采用数理统计原理 ,科学地分析并回归出了能综合反映锻造热力参数和微观组织演化过程对材料成形性能影响的本构方程 ,定性地探讨了各热力参数对 TC4合金组织和性能的影响规律 ,为TC4合金锻造过程的数值模拟和锻造热力参数的合理制订与控制提供了基础。     

钛合金宽弦空心风扇叶片高温弯扭成形及性能调控研究

利用UTM 5504X电子万能试验机对TC4钛合金在变形温度650～850℃和应变速率10^–3～1 s^–1条件下进行高温拉伸试验,研究了TC4钛合金热变形行为,建立了修正的Misiolek硬化方程,可以准确预测该材料在不同变形条件下的流动应力。同时构建TC4钛合金空心叶片的高温弯扭成形有限元模型,结合有限元仿真研究结果确定空心风扇叶片弯扭成形的最佳工艺参数为扭转成形温度750℃、扭转成形截面550 mm和扭转角速度1.938°/min。结合微观组织试验观察发现,高温变形条件下α相含量减少,β相含量持续升高,材料具备较高的延伸率和塑性成形性能。最终通过弯扭成形制备的空心叶片的叶身整体过渡圆滑、无表面缺陷,成形质量良好,研究结果可为TC4钛合金宽弦空心风扇叶片批量化制造生产提供指导性意见。     

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钛合金叶片组织和性能控制

 研究了利用超声波检验不合格的毛坯，经过中间β处理，生产出组织和性能符合国军标要求的合格叶片模锻件的方法。结果表明，高倍组织不均匀的毛坯，经β处理、水冷获得α组织，使叶片的缘板或榫头和叶身的锻造变形量控制大于50%,锻造温度控制为（Tβ-50）℃，第一次退火温度由（Tβ-50）℃提高到（Tβ-40）℃，保温时间取3h,最终获得的叶片模锻件的高、低倍组织可达到国军标评级图1～2级，常规力学性能指标全部满足国军标要求。     

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.     

小型垂直轴风力机叶片结冰风洞试验与数值计算

利用风洞试验和数值模拟相结合的手段,研究了小型垂直轴风力机叶片在旋转状态下的结冰特性以及结冰后翼型与风力机的气动特性变化,以期为建立较复杂的大型水平轴风力机叶片旋转试验系统和研究其结冰机理、防除冰技术提供参考。试验在东北农业大学自行设计的利用自然低温的结冰风洞中进行,获得了采用NACA0018翼型的小型2叶片垂直轴风力机风轮在5种尖速比下的结冰分布：风力机叶片结冰遍布叶片整个表面,随着尖速比的增大,结冰形状出现不对称性。同时,数值模拟结果表明：叶片结冰后,随着尖速比的增加和结冰量的增多,升力系数降低阻力系数增大的趋势明显,风力机的功率系数也随之下降。分析发现,叶片结冰导致不同旋转角下叶片翼型周围的压力场和速度场发生了不同程度的变化,从而气动特性发生变化,影响了风力机性能。     

航空发动机TC4机匣加工变形控制研究

航空发动机机匣零件的设计采用整体化、轻量化设计思想,使得结构复杂、规格尺寸大、薄壁特征多,而设计精度要求却在逐渐提高,机匣件加工后产生的变形问题尤显突出。探讨了薄壁结构机匣零件加工变形产生机理,提出分区去除余量控制加工变形的方法。使用Prism电子斑纹干涉钻孔残余应力仪测量了钛合金TC4机匣毛坯表层深度残余应力,通过有限元仿真结果预测出机匣毛坯内部残余应力分布规律。建立了机匣切削加工的有限元仿真模型并进行数值仿真,对两种工艺路线下的变形进行对比分析。最后,通过机匣的切削加工试验验证了仿真结果的正确性。     

用刚粘塑性有限元法分析叶片精锻时的金属流动和变形组织

本文依据现行生产的某航空发动机压气机二级叶片的有关数据,采用刚粘塑性有限元法对叶身截面的成形过程进行了模拟,得到了纯铅和TC4钛合金两种材料在不同工艺条件下的金属流动和应变分布的规律,讨论了摩擦条件和毛边桥尺寸对金属流动的影响比较了锻件内不同区域的应变量所对应的组织。计算网格与实验网格比较基本吻合。     

跨声串列静子叶片匹配特性分析及其优化

以数值模拟的方法对串列叶片的匹配特性展开研究,分析其前后排叶片的工作特点,并在此基础上利用可控扩散叶型(CDA叶型)替换常规叶型,有效提高了叶栅性能.研究结果表明:随来流攻角的变化,前排叶片的工作状态变化很大,并且串列叶栅的可用攻角范围几乎只由前排叶片决定;而后排叶片的攻角由前排叶片落后角确定,同时前排叶片的尾迹在后排主流区中的堆积能够削弱后排叶片中气流扩压的过程,前排分离严重的情况下,后排叶片工作状态反而有所改善.在分析串列叶片工作特点的基础上,以CDA叶型分别替换常规叶型能够取得良好的效果.      

准双曲面齿轮冷摆辗方案回弹误差补偿

提出一种冷摆辗方案,该方案简化了模具结构,采用局部线接触连续塑性成形.采用位移修正算法构建回弹误差补偿迭代系统,对冷摆辗模具进行修正来降低回弹误差.该系统的特点是首先用修正算法预估下一次冷摆辗假设无回弹时工件的几何形状,然后由冷摆辗模具设计原理推出所需要的新冷摆辗模具.基于弹塑性有限元法基本理论,借助有限元数值模拟技术进行实例验证,分析结果证明:该回弹误差补偿迭代系统只需3次迭代工件误差已经在允许的范围内,因此其可大大的缩短生产周期和成本.