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工艺参数对连续挤压铜/铝复合接触线成形的数值模拟研究

赵鸿金 , 胡玉军 , 李涛涛 , 彭孜

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150116

针对铜铝无法复合成形和铜铝结合面不紧密等问题,采用Deform-3D有限元软件,模拟了铜铝复合接触线连续挤压包覆成形过程,研究了成形过程不同模芯端部导流角、复合变形区长度、坯料与模具表面状态和挤压轮转速对铜铝复合接触线包覆质量的影响。研究结果表明:模芯端部导流角度取45°~30°,复合变形区长度L取5 mm,铜铝结合紧密度高,包覆效果好;提高铜线与铝线之间的摩擦,降低模具与铜线之间的摩擦,有利于实现铜铝流动的同步性;适当提高挤压轮转速有利于铜铝结合面紧密度的提高。在TLJ340连续挤压机上进行了铜铝复合试验,试验结果与数值模拟结果相吻合,成功生产出质量合格的铜铝复合接触线产品。

关键词: 有色金属及其合金 , 铜铝层状复合 , 接触线 , 连续挤压包覆 , 数值模拟 , 结合面紧密度

元素Y和Ce在镁中存在状态及其热力学分析

赵鸿金 , 李涛涛 , 杨正斌 , 傅军铤

材料热处理学报

采用各种分析手段研究Y和Ce元素在镁中的存在形式和热力学行为,以及稀土元素对镁合金组织的影响.结果表明,镁合金的晶界处先形成Mg12Ce相,继而生成Mg24Y5相.镁合金经过固溶和时效处理后,在晶界和晶粒内分别析出Mg12Ce和Mg24Y5相;随时效时间延长,晶粒内逐渐出现更稳定的呈点状分布的相,它由Mg24Y5、Mg2Y及MgY3种化合物组成,晶界上也出现了由多种镁铈金属间化合物组成的相,镁合金硬度随时效时间先升高后降低再升高.

关键词: Mg-Y-Ce合金 , 时效处理 , 热力学分析 , Miedema模型

TSCR+固态渗氮工艺试制Hi-B钢的模拟试验

贾彩霞 , 董廷亮 , 项利 , 唐广波 , 仇圣桃 , 赵鸿金

钢铁

在实验室模拟TSCR+固态渗氮工艺试制了高磁感取向硅钢.试验结果表明,初始氮质量分数为0.0034%~0.0084%试验钢,采用MgO涂层中添加MnN的方式进行固态渗氮后钢中氮质量分数为0.0146%~0.0164%;不经渗氮的脱碳板在试验退火条件下没有发生二次再结晶,渗氮后脱碳板的二次再结晶开始温度约为980℃;二次再结晶前初次晶粒约为23μm,渗氮后在高温退火阶段形成的AIN起到了抑制初次再结晶晶粒长大的作用;试验钢的磁性波动较大;其中最好磁性能B8达到1.928T,P17/50达到1.174 W/kg.TSCR+固态渗氮工艺生产高磁感取向硅钢是可行的.

关键词: Hi-B钢 , TSCR , 固态渗氮 , 抑制剂 , AIN

连续挤压铜扁排的阻流角设计及物理场分布

赵鸿金 , 李涛涛 , 巢洁 , 杨正斌 , 胡玉军

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150407

基于Deform-3D平台,建立了Conform连续挤压生产大宽厚比铜扁排有限元模型,研究了连续挤压过程中阻流角变化对模具出口处金属流动及相应应力场分布的影响规律,并结合方差分析法获得了模具出口处的流速均方差,观察模具阻流角对扁排成型的影响。研究表明:模具阻流角从3°~15°变化时,随着阻流角的增加,金属流速均方差先增大后减小,其阻流角区域等效应力值以及模具入口处沿挤压方向应力也逐渐增加;在定径带长度一定以及模具载荷允许的情况下,选择3°、5°、15°的阻流角可使模具出口处金属流速相对稳定,扁排成形性较好;当模具容易损坏时,选择3°和5°阻流角既可降低模具载荷又可获得板形均匀的扁排。

关键词: 连续挤压 , 金属流动规律 , 应力场 , 阻流角 , 流速均方差

50W1300无取向硅钢的显微组织和织构演变

贾彩霞 , 项利 , 唐广波 , 仇圣桃 , 赵鸿金

钢铁钒钛

运用金相观察和电子背散射衍射技术,研究了实际生产条件下50W1300无取向硅钢在热连轧—冷轧—退火过程中显微组织和织构的演变.结果表明,在热塑性加工过程中,热轧板表层均为等轴晶,芯部为变形压扁组织.经冷轧后,热轧组织转变为扁平的带状组织,芯部呈现纤维组织特征.退火组织为晶界清晰且较规整的等轴铁索体晶粒.沿厚度方向,热轧板织构类型不同.冷轧板织构类型基本不变,主要为α织构、γ织构和旋转立方织构{100} 〈110〉;在板厚1/4处,α织构和旋转立方织构强度达到最高,γ织构显著减弱.退火板中γ织构强度有所降低.

关键词: 无取向硅钢 , 电子背散射衍射 , 显微组织 , 织构

铜/铝复合接触线连续挤压成形工艺参数

赵鸿金 , 胡玉军 , 彭孜 , 杨斌

材料热处理学报

采用有限元软件对连续挤压下铜铝接触线层状复合成形过程进行二维数值模拟,详细研究了不同模芯端部导流角、复合变形区长度、铜铝厚度比、坯料与模具表面状态和定径带长度对铜铝双金属的流动和挤压力大小影响的规律.结果表明,模芯端部导流角度取30°,复合变形区长度取3.5~5 mm,定径带长度取5 mm,并尽可能增加铝与铜之间摩擦,同时减小模具与铜之间摩擦,能使铜铝层状复合流畅,产品顺利挤出且成形良好.此外,在TLJ340连续挤压机上进行了铜铝层状复合的试验,试验结果与数值模拟结果相吻合.

关键词: 铜铝层状复合 , 连续挤压 , 数值模拟

轧制铜/铝复合带材在退火过程中的界面组织演变

张迎晖 , 赵鸿金 , 王达 , 秦镜 , 徐高磊

机械工程材料

研究了经冷轧复合的高频电缆用铜/铝复合带材在退火过程中界面组织的演变规律。结果表明:随着退火温度的升高,在退火过程中铜/铝复合带冶金结合界面组织的生成和生长速度加快;随时间的延长,组织演变过程的4个阶段为孕育期、局部区域形成岛状新生相、扩散层发生横向→纵向→横向生长、新金属间化合物形成和扩散层增厚。

关键词: 铜/铝复合带 , 退火 , 界面 , 组织

连续挤压铜扁排扩展腔及模具的结构优化设计

赵鸿金 , 杨正斌 , 岳野 , 巢洁

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160505

为了研究扩展腔结构和定径带长度对模具出口处金属流动的影响,从而优化扩展腔及模具的结构,采用有限元数值模拟方法对扩展腔结构参数以及定径带长度进行正交实验,并对挤压过程中模具入口处的金属流速、应变场和温度场进行有限元分析.结果表明:当扩展腔采用中间宽、边部窄的结构时,其模具出口处的金属流速比扩展腔厚度方向更均匀;影响模具出口处金属流速的扩展腔结构参数中,扩展腔中间厚度( H)最为显著,扩展腔中间宽度( l)的影响次之,其两边厚度h的影响较不明显.本实验条件下生产3 mm×100 mm的扁排,扩展腔组合结构的最佳方案如下:扩展腔中间宽度( l)为62 mm,中间出口厚度( H)为38 mm,两侧厚度( h)为24 mm.在其他条件不变的情况下,选择7 mm的定径带不仅有利于金属成形,还有利于提高扁排质量.

关键词: 连续挤压 , 流速均方差 , 金属流速 , 扩展腔结构 , 定径带长度

微合金钢第Ⅲ脆性区的形成机理

邱春根 , 徐李军 , 时朋召 , 仇圣桃 , 赵鸿金

钢铁研究学报 doi:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160317

为研究微合金钢第Ⅲ脆性区形成机理及其影响因素,控制连铸坯的表面裂纹,采用Gleeble热力模拟机测定了 S355微合金钢在不同温度下的抗拉强度及断面收缩率。使用扫描电镜对拉伸断口进行观察分析,同时采用透射电镜对析出物进行观察分析。在此基础上对拉伸试样进行金相实验,对第二相析出进行热力学计算,分析了组织状态及第二相析出规律对脆性区的影响。结果表明,在第Ⅲ脆性区(660~850℃)内,拉伸断口呈冰糖状,韧窝较浅,形貌表现为沿晶脆性断裂。铁素体网膜沿奥氏体晶界优先析出、第二相沿晶界析出是第Ⅲ脆性区形成的主要原因。

关键词: 微合金钢 , 连铸坯 , 第Ⅲ脆性区 , 机理 , 裂纹

AZ31镁合金板材轧制过程中边部物理场分布

赵鸿金 , 李涛涛 , 杨正斌 , 贺玲慧

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15032802

采用数值模拟的方法研究了AZ31镁合金板材在轧制过程中板材边部的受力情况,从应变场、应力场、损伤因子等方面分析了宽厚比对边部裂纹的影响规律.结果表明,单道次轧制过程中,损伤因子值小于0.255时,轧制过程中选择宽厚比小于60∶1的板坯可有效控制边部裂纹产生,板坯损伤因子值小于0.139时,轧制过程中宽厚比小于4∶1的板坯可有效控制边部裂纹产生;在其他条件不变的情况下,减小板材的宽度,降低轧板边部所受拉应力,减小边部损伤值,有利于促进板坯变形均匀性;在加工率相同的情况下,随着宽厚比的不断增加,边部沿轧制方向上的应力峰值逐渐累积,心部等效应变场逐渐分成许多较小区域,变形更不均匀,边部损伤因子升高,导致轧件开裂几率提高,边部裂纹数量逐渐增加.

关键词: AZ31镁合金 , 数值模拟 , 损伤因子 , 宽厚比 , 边部裂纹

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