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四川大学王玉忠小组高分子材料无卤阻燃研究取得突破

中国材料进展

在国家自然科学基金等项目的长期支持下，四川大学教授王玉忠带领团队在高分子材料无卤阻燃化的基础研究方面获重要进展，并取得一些关键技术的突破，成功地解决了一些高分子材料的高效无卤阻燃问题，有效地协调了阻燃性与无卤化、保持其他性能和降低成本的矛盾，并成功应用于多个领域。

关键词: 高分子材料 , 无卤阻燃 , 四川大学 , 国家自然科学基金 , 基础研究 , 阻燃化 , 无卤化 , 阻燃性

反向压力对板材粘性介质压力胀形的影响研究

王哲 , 王忠金

材料科学与工艺

为研究带有反向压力粘性介质压力胀形过程中接触条件对板材成形性的影响规律,利用DEFORM~(TM)-2D结合韧性断裂准则对覆层板粘性介质压力胀形过程进行有限元分析.结果表明:接触表面无摩擦单纯依靠反向压力能够提高板材成形极限,随着接触表面摩擦系数增大,板材壁厚分布愈均匀,板材的破裂位置由试件顶端转移到凹模圆角处,板材成形极限显著提高.因此,在三维应力状态下有效控制板材所受法向压力和界面摩擦力可以提高板材成形性.

关键词: 板材 , 法向压力 , 润滑条件 , 粘性介质压力胀形 , 成形性

VPF粘性介质粘弹性本构关系研究

刘岩 , 王忠金 , 宋辉 , 刘建光

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.02.007

为研究粘性介质的力学性能对板材变形的影响,通过剪切蠕变-回复和松弛试验分析了甲基乙烯基粘性介质的流交性能.实验结果表明粘性介质可以简化为线性粘弹性材料.建立了粘性介质的积分型粘弹性本构方程,并结合剪切蠕变-回复过程的有限元分析确定了方程中的材料参数.利用该本构方程对粘性介质压力胀形过程进行了有限元分析,模拟结果与试验结果对比表明,所建立的本构方程可以较好的预测板材的变形过程.

关键词: 粘性介质 , 粘弹性 , 本构方程 , 有限元分析

Ti及TiAl合金的电致增塑性

宋辉 , 王忠金

材料科学与工艺

TiAl合金和Ti合金由于缺少滑移系,是典型的难变形材料.本文探索应用高密度脉冲电流改善其成形性.所选择的材料是TiAl合金(Ti2AlNb)、TC4合金(Ti-6Al-4V)、TA15合金和TA1-A.研究了脉冲电流处理对变形损伤的影响,研究结果表明,在一定条件下因塑性变形而产生的微裂纹可以被治愈,并形成局部的再结晶组织,预塑性变形试样的塑性可以被完全恢复,极限变形量得到提高.对退火态的板材进行了高密度电流脉冲处理试验分析,试验结果表明,电流脉冲处理显著地改变了板材的力学性能:均匀延伸率提高、屈服应力和屈强比下降.这对改善钛合金板材成形性具有重要的意义.选用冷轧态板材进行了脉冲电流处理实验,研究结果表明,脉冲电流处理可以大幅度地提高冷轧钛合金板材的塑性,同时材料强度不降低,由于晶粒的细化作用,强韧性得到改善.本文的研究结果表明高密度脉冲电流是改善难变形合金成形性的一种有效方法.

关键词: 难变形合金 , 脉冲电流处理 , 力学性能 , 损伤治愈 , 晶粒细化

粘着应力拉伸过程数值模拟及粘着应力模型

刘建光 , 王忠金

材料科学与工艺

为了精确计算粘性介质压力成形过程中粘性介质/板材界面粘性附着作用,分析了压力、剪切速率、温度等因素对粘着应力的影响,提出了粘着应力计算模型.将提出的粘着应力模型引入有限元分析软件中,对粘着应力拉伸过程进行了数值模拟,并将计算结果与试验结果进行对比,验证提出模型的可靠性.结果表明:采用建立的模型预测的试样伸长量及应变分布与实验测量结果具有较好的一致性.说明建立的粘着应力模型可以准确反映板材/粘性介质界面粘着应力大小,为精确模拟粘性介质压力成形过程提供了模型.

关键词: 粘性介质成形 , 粘着应力 , 模型 , 拉伸试验 , 数值模拟

动态镦粗过程的动力显式有限元分析

程利冬 , 王忠金

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.01.012

为了研究金属的三维动态锤锻成形过程,基于连续介质力学及有限变形理论,建立了一种有限元模型.采用动力分析方法,在运动方程中加入惯性力项考虑锤锻中显著的惯性效应;根据设备的工作原理按照能量守恒定律计算变形期间的锤头速度;同时,将变形视为一个绝热过程计算变形期间试样内部的温度升高.基于建立的模型开发了动力显式有限元分析程序,模拟了铅块试样在落锤打击下的动态镦粗过程,给出了试样内部的位移、等效应变、等效应力和温度分布规律.将变形后试样几何形状、成形载荷-时间曲线和锤头速度-时间曲线的计算结果与实验结果相对比,表明了开发程序计算结果的准确性.

关键词: 动态镦粗 , 落锤 , 动力显式 , 有限元法

复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形

高铁军 , 刘青 , 蔡晋 , 杨于银 , 王忠金

中国有色金属学报

针对复杂形状TA2钛合金半管件室温成形困难,进行黏性介质压力成形研究,制定零件的成形工艺方案,并采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其成形过程进行分析,得到黏性介质压力分布和黏性附着力对坯料流动规律、变形均匀性和成形试件壁厚分布及回弹的影响规律.在此基础上,进行复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形试验,验证有限元分析结果的准确性.结果表明:室温条件下利用黏性介质自身性能特点,可以实现复杂形状TA2钛合金半管件的精准成形.

关键词: 钛合金半管件 , 黏性介质性能 , 成形 , 壁厚分布 , 回弹

薄壁筒形件粘性介质外压缩径失稳起皱分析

高铁军 , 王忠金 , 李毅

材料科学与工艺

缩径成形受筒坯稳定性的影响,容易产生失稳起皱,很难成形出缩径量较大的零件.提出了采用粘性介质外压缩径工艺成形直径变化量较大的薄壁异形曲面筒形零件新方法.针对坯料端部约束和自由条件下的失稳起皱问题进行了试验和有限元模拟,分析了试件失稳起皱过程中几何形状和应力的变化规律.研究表明,约束坯料端部可以改善试件失稳起皱后的应力分布规律,有利于消除褶皱,在较高粘性介质压力条件下可以直接成形出缩径量为15%的试件.

关键词: 薄壁异形曲面筒形件 , 粘性介质外压缩径 , 失稳起皱

VPF用粘性介质粘弹塑性本构模型及参数确定

刘建光 , 王忠金 , 刘岩

材料科学与工艺

为确定粘性介质压力成形所采用的粘性传力介质的材料模型及其参数,对粘性介质剪切蠕变-回复实验结果进行分析,提出采用粘弹塑性材料模型描述粘性介质变形行为.将粘性介质的总变形分解为弹性分量、粘弹性分量和粘塑性分量,对实验结果进行拟合分析,分别确定了粘性介质变形的各个应变分量与应力之间的关系,最终建立了所选用的粘性介质粘弹塑性模型,为数值模拟粘性介质变形行为提供了依据.

关键词: 粘性介质压力成形 , 粘性介质 , 粘弹塑性模型 , 材料参数

基于VPF工艺的铝合金覆盖件回弹研究

李毅 , 王忠金 , 李延平

材料科学与工艺

为了研究VPF工艺对铝合金覆盖件成形过程中回弹的影响,对VPF工艺成形过程中铝合金双曲率覆盖件的回弹特征进行了数值模拟和实验研究,并且与传统刚模成形零件的回弹特征进行了对比.研究结果表明：VPF工艺成形的铝合金双曲率覆盖件的回弹过程中同时存在正、负回弹现象,而传统刚模成形的零件回弹过程中只存在正回弹,并且VPF工艺成形的铝合金双曲率覆盖件大部分区域的回弹量小于传统刚模成形的零件;随着成形深度的增加,VPF工艺成形的铝合金双曲率覆盖件正回弹降低,负回弹量增加.

关键词: 铝合金覆盖件 , 粘性介质压力成形 , 回弹 , 有限元分析