多物理场耦合粉末成形中电热聚焦效应 被引量：4

1

作者 吴明霞 杨刚 +2 位作者 杨屹 尹德强 周宇 《四川大学学报（工程科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第S2期171-175,共5页

为研究多物理场耦合粉末成形技术的低温超快速致密化成形机理,采用多物理场耦合粉末成形技术制备了微型铜齿轮。对铜粉末在600℃烧结过程的动力学曲线进行了分析,观察铜粉末分别在300、500和600℃烧结时试样断口的微观形貌,同时针对铜... 为研究多物理场耦合粉末成形技术的低温超快速致密化成形机理,采用多物理场耦合粉末成形技术制备了微型铜齿轮。对铜粉末在600℃烧结过程的动力学曲线进行了分析,观察铜粉末分别在300、500和600℃烧结时试样断口的微观形貌,同时针对铜粉末烧结过程中的电流密度分布和温度场分布进行了数值模拟。研究发现,多物理场耦合粉末成形技术快速升温过程中,电场和热场在粉末颗粒中分布极不均匀,粉末颗粒接触处的电流密度和温度均远远高于颗粒其它位置的电流密度和温度,为此首次提出了"电热聚焦效应"。结果表明,电场和热场耦合并在颗粒接触点处高度聚焦产生的电热聚焦效应是多物理场耦合粉末成形过程中粉末材料实现低温超快速致密化成形的重要原因。 展开更多

关键词 多物理场耦合粉末成形 电热聚焦效应 微型铜齿轮

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多场耦合下的粉末成形固结理论及关键技术 被引量：5

2

作者 李元元 李小强 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期14-19,共6页

为了探索高致密、高性能、高精度、短流程和低成本的粉末成形固结技术,分别对温度场与应力场和电磁场、温度场与应力场等不同场耦合下的粉末成形固结理论及关键技术进行了研究.利用研制出的侧压力直接动态测量装置,揭示了温度场与应力... 为了探索高致密、高性能、高精度、短流程和低成本的粉末成形固结技术,分别对温度场与应力场和电磁场、温度场与应力场等不同场耦合下的粉末成形固结理论及关键技术进行了研究.利用研制出的侧压力直接动态测量装置,揭示了温度场与应力场耦合作用下的铁基粉末致密化机理,并在此基础上,实现了对温度场与应力场耦合下的粉末成形过程的数值模拟,确立了温度场与应力场耦合下铁基粉末的成形固结工艺.同时,研制出了一套电场、磁场、温度场与应力场多场耦合的粉末成形固结设备,确立了铁基、WC基等粉末在多场耦合作用下的成形与烧结工艺,揭示了多场耦合成形的烧结机理,实现了对电磁场、应力场耦合下的温度场的数值模拟. 展开更多

关键词 粉末成形固结 温度场 应力场 电磁场 场耦合

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基于类等势场的粉末高温合金盘件等温锻造预成形设计 被引量：3

3

作者 张仁鹏 李付国 肖军 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2007年第9期70-74,共5页

以体积成形工艺为例提出了一种新的预成形设计方法。通过静电场模拟选取适当的等势线作为预锻模型腔的基本形状,将选取的预成形形状通过频谱分析进行光顺处理,可以确定出六组预锻模型腔最终轮廓形状。利用有限元软件对粉末高温合金盘件... 以体积成形工艺为例提出了一种新的预成形设计方法。通过静电场模拟选取适当的等势线作为预锻模型腔的基本形状,将选取的预成形形状通过频谱分析进行光顺处理,可以确定出六组预锻模型腔最终轮廓形状。利用有限元软件对粉末高温合金盘件两工步(预锻+终锻)等温锻造过程进行模拟,进一步分析了相关场变量的分布,优选出预锻模型腔形状。分析表明,基于类等势场法的预成形设计和基于频谱分析的曲线曲面光顺处理方法适合体积成形工艺的预制坯设计。 展开更多

关键词 类等势场 预成形设计 粉末高温合金 有限元模拟

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电驱动总成多场耦合数据驱动建模及瞬态温度场实时在线预测 被引量：1

4

作者 唐鹏 赵治国 +2 位作者 李豪迪 卢万成 杨建煜 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1259-1272,共14页

开发电驱动总成(EDA)轻量级实时在线温度精确预测方法,对于提前有效监测其未来异常温度状态,确保车辆行驶安全至关重要。基于多物理场耦合与数据驱动融合建模,提出了EDA瞬态温度场在线预测方法。首先,建立EDA电-磁-热-流多物理场耦合有... 开发电驱动总成(EDA)轻量级实时在线温度精确预测方法,对于提前有效监测其未来异常温度状态,确保车辆行驶安全至关重要。基于多物理场耦合与数据驱动融合建模,提出了EDA瞬态温度场在线预测方法。首先,建立EDA电-磁-热-流多物理场耦合有限元模型,并通过台架试验验证该模型准确性;其次,采用有限元模型生成了几种常规工况下的瞬态温度场数据集,以用于后续代理模型的测试验证;然后,结合有限元模型获取简化的热网络拓扑和图卷积神经网络,提出一种模型与数据双轮驱动建模的EDA时空关系图卷积神经网络预测模型;最后,通过不同工况下的离线仿真对比分析和台架在线测试,对所提出的温度预测模型进行有效性和实时性验证。实测离线数据集上的分析结果表明:全局预测误差和平均绝对误差分别为4.4和1.25℃,相较于常规时序图卷积神经网络和门控递归单元方法分别降低17.3%、28.1%和5.3%、29.3%。台架在线预测结果也与真实测量值十分接近,其全局预测误差和平均绝对误差为3.99和0.66℃。总之,所提出的实时在线温度预测方法可以准确预测EDA真实温度变化。 展开更多

关键词 电驱动总成 实时在线温度预测 多物理场耦合 关系图卷积神经网络

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基于类等势场的粉末高温合金盘件预成形设计

5

作者 王晓娜 李付国 肖军 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期315-321,共7页

根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法——类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,利用M... 根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法——类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,利用MSC/Super Form商用有限元软件对上述预制坯的等温成形过程进行了数值模拟,得到了6组粉末高温合金盘件在预锻到终锻过程中的应力率参数和应变率梯度.通过对盘件轮毂、辐板和轮缘3个部位6个典型单元体应力率参数g的比较与分析,以及整体盘件应变率梯度的比较,并参考预锻变形量和终锻变形量,认为选择3号预锻模为最佳方案. 展开更多

关键词 粉末高温合金 类等势场 预成形设计 有限元模拟 应力率参数 应变率梯度

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PBX粉末成形的数值模拟研究 被引量：12

6

作者 张涛 赵北君 +2 位作者 朱世富 李凯 雍志华 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期68-72,共5页

运用有限元软件MSC.Marc,采用基于更新拉各朗日方法的热-机耦合分析法对高聚物黏结炸药(PBX)粉末温压成形过程进行了数值模拟。获得了粉末体几何形变、应力场及相对密度分布等相关数据,其大小和实验测得数据在同一个数量级。结果表明:... 运用有限元软件MSC.Marc,采用基于更新拉各朗日方法的热-机耦合分析法对高聚物黏结炸药(PBX)粉末温压成形过程进行了数值模拟。获得了粉末体几何形变、应力场及相对密度分布等相关数据,其大小和实验测得数据在同一个数量级。结果表明:随着成形压力的增加,PBX内应力,粉末位移以及相对密度都呈增大的趋势,粉末在压制过程中的流动性规律为其实际成形中工艺参数的改善和优化提供了理论依据。 展开更多

关键词 PBX粉末成形 数值模拟 热-机耦合

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粉末短流程成形固结技术的研究及展望 被引量：4

7

作者 李元元 肖志瑜 +2 位作者 刘允中 李小强 杨超 《中国材料进展》 CAS CSCD 2011年第7期1-9,56,共9页

针对粉末冶金行业最新发展的几种短流程成形固结新技术,结合华南理工大学近十多年来在粉末材料-工艺-装备-零件一体化方面开展的研究,重点阐述了粉末冶金温压成形、高速压制成形、喷射成形、多场作用下粉末成形与烧结一体化技术的研究... 针对粉末冶金行业最新发展的几种短流程成形固结新技术,结合华南理工大学近十多年来在粉末材料-工艺-装备-零件一体化方面开展的研究,重点阐述了粉末冶金温压成形、高速压制成形、喷射成形、多场作用下粉末成形与烧结一体化技术的研究进展及应用情况。指出在粉末冶金成形固结研究领域,合理拓展现有粉末冶金技术规范的空间,有望给传统粉末冶金成形固结技术注入新的活力。粉末冶金成形固结新技术的不断出现,必将促进先进制造业和高技术产业的快速发展,也必将给材料工程和制造业带来更加光明的前景。 展开更多

关键词 粉末冶金 温压 高速压制 喷射成形 多场成形与烧结

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体积成形过程物理模拟技术的研究及应用 被引量：3

8

作者 于德弘 陈友才 +2 位作者 赵升吨 李军 宋志真 《塑性工程学报》 CAS CSCD 2004年第6期58-61,共4页

本文介绍了体积成形整体物理模拟技术的实施方案和主要技术要点 ,以及将该项技术用于模拟研究曲轴等典型锻件的成形过程 ,测定了变形力、错移力和关键部位的应变分布 ,提出了优化工艺设计。

关键词 体积成形 物理模拟 曲轴 应变场

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基于静电场模拟的FGH96合金盘件预成形设计 被引量：1

9

作者 蔡军 李付国 韩莹莹 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期41-44,共4页

FGH96合金是高推重比航空发动机涡轮盘首选材料,由于其变形抗力大,成形困难且难以控制,因而选择一种恰当的预成形方法就显得尤为重要。以某航空发动机涡轮盘为例,提出一种新的基于静电场模拟的预成形设计方法,并通过几何变换的方法得到... FGH96合金是高推重比航空发动机涡轮盘首选材料,由于其变形抗力大,成形困难且难以控制,因而选择一种恰当的预成形方法就显得尤为重要。以某航空发动机涡轮盘为例,提出一种新的基于静电场模拟的预成形设计方法,并通过几何变换的方法得到实际预制坯的外形尺寸,因而更加简洁、直观和易于实现。对粉末高温合金盘件两工步(预锻+终锻)及无预锻工步等温锻造过程的数值模拟结果表明:采用三维电场设计的预锻模预锻后成形的锻件,其材料分配与流动更趋合理,且成形所需的载荷更低;基于三维静电场模拟的预成形设计方法更适合体积成形工艺的预成形设计。 展开更多

关键词 三维静电场 预成形设计 粉末高温合金 数值模拟

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铝合金板阵列微结构零件电磁冲击液压成形研究

10

作者 颜子钦 赵鹏 +4 位作者 朱玉德 阳光 王瀚鹏 徐勇 崔晓辉 《精密成形工程》 北大核心 2024年第3期123-130,共8页

目的解决室温条件下因铝合金塑性流动不均而导致的零件开裂和尺寸偏差等问题。方法利用高速冲击提高材料成形极限以及流体均匀载荷精确控形的优势,提出了电磁冲击液压工艺并实现了铝合金阵列结构零件的成形,采用实验手段研究了放电电压... 目的解决室温条件下因铝合金塑性流动不均而导致的零件开裂和尺寸偏差等问题。方法利用高速冲击提高材料成形极限以及流体均匀载荷精确控形的优势,提出了电磁冲击液压工艺并实现了铝合金阵列结构零件的成形,采用实验手段研究了放电电压和放电次数对零件贴模精度和厚度分布的影响。结果随着放电电压的增大,零件的成形深度增大。在单次放电8kV下,板料最大成形深度达到模具深度的97%,连续3次放电8kV后,零件通道填充率达到89.7%。建立了与物理实验模型一致的电磁-流体-结构的多物理场耦合仿真模型,发现冲击液体对板料施加的瞬态压强超过200MPa,板料最大变形速度达到40.5m/s。模拟得到的板料变形轮廓与实验结果一致,证明了多物理场耦合仿真模型的准确性。结论电磁冲击液压成形是一种新型的高速成形方法,能够实现铝合金阵列微结构零件的精确制造,为提高复杂薄壁难变形构件的成形性能和精度提供了新的技术手段。 展开更多

关键词 电磁冲击液压 阵列微结构 高速率成形 多物理场耦合仿真 流固耦合

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质子交换膜燃料电池锯齿形流道性能数值模拟研究

11

作者 赵奕凡 邱鹏 +3 位作者 邵杰 梁月明 吴友华 郑灏 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期593-601,共9页

文章构建了一种截面周期性收缩的锯齿形流道,建立了具有锯齿形流道的质子交换膜燃料电池单电池三维模型,在COMSOL软件中基于多物理场耦合与计算流体动力学(CFD)方法探究流道截面收缩的尺寸和变化周期对燃料电池性能的影响。研究结果表明... 文章构建了一种截面周期性收缩的锯齿形流道,建立了具有锯齿形流道的质子交换膜燃料电池单电池三维模型,在COMSOL软件中基于多物理场耦合与计算流体动力学(CFD)方法探究流道截面收缩的尺寸和变化周期对燃料电池性能的影响。研究结果表明:在高电流密度下,相比直流道,锯齿形流道的最大净功率提高了6.12%,氧气传输能力和冲扫液态水的能力均有所提升;对于锯齿形流道,在流量相同的条件下,适度减小截面最窄处宽度有利于提高氧气分布的均匀性、提高排水性能;适度减小流道形状变化的周期能够提高气体流速的均匀性,最窄处宽度减小到0.8 mm,形状变化周期减小到10 mm的锯齿形流道的净功率提高最多;继续减小最窄处宽度和截面变化周期会造成进气压力的增大,导致燃料电池系统净功率下降。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 锯齿形流道 计算流体动力学仿真 多物理场耦合

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有限体积法仿真金属塑性成形的基本理论 被引量：16

12

作者 周飞 苏丹 彭颖红 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第7期915-919,共5页

基于有限体积和塑性成形基本理论 ,推导出金属塑性成形的有限体积质量方程、动量方程、能量方程等控制方程 ,给出有限体积单元的速度分量和温度关于时间的微分方程 ,并提出了求解成形体的速度、温度、应变速率和应力等物理场量的计算方法 .

关键词 有限体积法 数值模拟 控制方程 数值仿真 物理场量 金属塑性成形

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钢板激光多次扫描弯曲成形的数值模拟 被引量：5

13

作者 裴继斌 张立文 +2 位作者 吕波 张国梁 王存山 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期782-785,共4页

利用有限元分析软件MSC.Marc,建立了中厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程的三维弹塑性非线性热力耦合有限元模型.计算了整个激光弯曲成形过程中温度场、应力场和位移场的分布.实时测量了板材自由端一点位移和下表面三点温度随时间的变化.... 利用有限元分析软件MSC.Marc,建立了中厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程的三维弹塑性非线性热力耦合有限元模型.计算了整个激光弯曲成形过程中温度场、应力场和位移场的分布.实时测量了板材自由端一点位移和下表面三点温度随时间的变化.计算结果和实验结果吻合较好.用建立的模型分析了多次扫描过程中随扫描次数增加弯曲增量逐渐减小的原因.为激光弯曲成形工艺的实际应用奠定了理论基础. 展开更多

关键词 数值模拟 MSC.Marc 有限元分析软件 弯曲成形工艺 成形过程 有限元模型 三维弹塑性 激光弯曲 热力耦合 中厚钢板 理论基础 扫描次数 扫描过程 模型分析 计算结果 实时测量 温度场 非线性 自由端 位移场 应力场

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粉末熔池耦合活性TIG焊接方法 被引量：3

14

作者 黄勇 赵文强 张利尧 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第22期70-74,共5页

提出了一种新型活性焊接方法——粉末熔池耦合活性TIG焊(Powder pool coupled activating TIG welding,PPCATIG)。该方法采用双层气体进行焊接,内层利用惰性气体保护钨极,外层通过自动送粉装置将活性剂粉末随保护气体送入电弧-熔池区域... 提出了一种新型活性焊接方法——粉末熔池耦合活性TIG焊(Powder pool coupled activating TIG welding,PPCATIG)。该方法采用双层气体进行焊接,内层利用惰性气体保护钨极,外层通过自动送粉装置将活性剂粉末随保护气体送入电弧-熔池区域,增加熔深,提高焊接效率,实现机械化自动化焊接。针对SUS304不锈钢进行了直流正接PPCA-TIG表面熔深,通过与传统TIG焊对比,研究了SiO_2活性剂对电弧形态、焊缝成形、组织和力学性能的影响。结果表明:SiO_2能使电弧等离子体收缩、熔池金属流态改变,并且焊缝熔深能达到传统TIG焊的3倍以上,焊接效率明显提高。焊缝组织主要为奥氏体和铁素体,铁素体形态以骨架状为主。焊缝抗拉强度略低于母材,但相比传统TIG焊,焊缝屈服强度略有提高,其焊缝低温冲击韧性达到了传统TIG焊的96.8%,表现出了良好的力学性能。同时,采用该方法可有效避免活性剂粉末对钨极的污染。 展开更多

关键词 SIO2 粉末熔池耦合活性TIG焊 电弧 焊缝成形 微观组织 力学性能

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电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用 被引量：3

15

作者 李奋强 陈新宇 蒋继帅 《精密成形工程》 北大核心 2021年第5期43-50,共8页

钛合金是航空航天领域主要的轻质结构材料,强度高,但不易成形且回弹大,而电磁成形技术的发展为钛合金零件的精密高效成形提供了新的有效途径。从高速增塑、成形工艺、数值仿真3个方面综述了电磁成形技术在钛合金板材成形的应用研究情况... 钛合金是航空航天领域主要的轻质结构材料,强度高,但不易成形且回弹大,而电磁成形技术的发展为钛合金零件的精密高效成形提供了新的有效途径。从高速增塑、成形工艺、数值仿真3个方面综述了电磁成形技术在钛合金板材成形的应用研究情况,并结合笔者的研究经历对钛合金电磁成形中存在的问题进行了简要分析。在此基础上,着重综述了电磁成形技术下材料的成形性能与变形机理,进而综述了钛合金电磁胀形、电磁翻边工艺研究进展,并介绍了钛合金电磁成形多物理场耦合仿真技术,最后对未来钛合金板材电磁成形技术的发展进行了展望。电磁成形技术可以提高钛合金板材的成形性能;厚度接近集肤深度的高导电性低强度板材是优质的驱动片。为了进一步促进电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用,需要开发更高强度的磁体线圈以及更优的驱动方式。 展开更多

关键词 钛合金板材 电磁成形技术 高速增塑 驱动片 多物理场仿真

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Micro-FAST中升温速率和烧结温度对零件致密化的影响 被引量：5

16

作者 杨先芝 杨屹 +1 位作者 杨刚 黄坤兰 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期158-162,共5页

采用Gleeble-1500D热模拟机对316L不锈钢粉末进行烧结,制备出尺寸为Φ1.0 mm×1.0 mm的微型零件,并研究了升温速率和烧结温度对微型零件微观组织及性能的影响。结果表明:随着升温速率和烧结温度的提高,烧结试样体系的孔隙数量减少,... 采用Gleeble-1500D热模拟机对316L不锈钢粉末进行烧结,制备出尺寸为Φ1.0 mm×1.0 mm的微型零件,并研究了升温速率和烧结温度对微型零件微观组织及性能的影响。结果表明:随着升温速率和烧结温度的提高,烧结试样体系的孔隙数量减少,试样的相对密度增加;在升温速率为50℃/s、烧结温度为900℃时,得到了近全致密的试样,且烧结温度低于传统烧结方法的烧结温度;试样最大轴向尺寸变化出现在快速升温阶段,说明在多物理场活化烧结微成形中升温速率对致密化的贡献比烧结温度更大。 展开更多

关键词 多物理场活化烧结微成形技术 升温速率 烧结温度 致密化 316L不锈钢粉末

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放电电压对Cu/Al管磁脉冲-半固态复合辅助钎焊质量的影响 被引量：7

17

作者 黄海川 黄尚宇 +3 位作者 李清宁 李雨连 王振东 高远 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期60-67,共8页

针对Cu/Al管连接,提出磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺。基于LS-DYNA对钎焊过程进行多物理场仿真分析,研究不同电压下半固态钎料流变规律及管壁受力情况。采用Zn-15Al钎料进行钎焊试验,考察了接头的力学性能及显微组织。结果表明:当二... 针对Cu/Al管连接,提出磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺。基于LS-DYNA对钎焊过程进行多物理场仿真分析,研究不同电压下半固态钎料流变规律及管壁受力情况。采用Zn-15Al钎料进行钎焊试验,考察了接头的力学性能及显微组织。结果表明:当二次放电电压为7 k V时,钎料与母材实现了良好的冶金结合,接头铝侧区域形成α-Al和金属间化合物CuZn5,钎料层则出现α-Al、富锌相以及CuZn5,铜侧区域形成大约4μm的扩散层、锯齿状三元相Al4.2Cu3.2Zn0. 7以及α-Al和花状CuZn5。拉伸测试结果表明接头强度高于Al母材,磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺能实现Cu/Al管的有效连接。 展开更多

关键词 Cu/Al钎焊 半固态 电磁成形 无钎剂 多物理场仿真

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Zn-Al-Si钎料厚度对磁脉冲辅助半固态钎焊Cu/Al管接头组织性能的影响 被引量：1

18

作者 冯珂 黄尚宇 +4 位作者 邓凌波 李雨连 李清宁 杨正 钱东升 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期39-47,共9页

结合磁脉冲成形、半固态成形以及钎焊的复合优势,采用磁脉冲辅助半固态钎焊的方法来实现Cu/Al异质金属管件的连接。基于LS-DYNA对钎焊过程进行了多物理场耦合仿真,分析了钎料厚度对流变行为的影响,提出了综合考虑氧化膜去除效果及钎料... 结合磁脉冲成形、半固态成形以及钎焊的复合优势,采用磁脉冲辅助半固态钎焊的方法来实现Cu/Al异质金属管件的连接。基于LS-DYNA对钎焊过程进行了多物理场耦合仿真,分析了钎料厚度对流变行为的影响,提出了综合考虑氧化膜去除效果及钎料流失缺陷的壁厚设计思路。利用附加能谱仪的电子探针显微分析仪和电子万能材料试验机研究了半固态Zn-15Al-1.0Si钎料的厚度对钎焊接头质量的影响。结果表明:在钎焊过程中,半固态钎料所受压、剪应力复合作用随着其厚度的增加而变弱,且在搭接区域中部最弱。钎料过厚,其与母材两侧难以形成良好的冶金结合,而钎料过薄,会导致接头钎料缺失的缺陷。在合适的放电参数条件下,当钎料固相率为0.6,厚度为300μm时,能获得以球晶组织为主的磁脉冲辅助半固态钎焊Cu/Al管接头。 展开更多

关键词 钎焊 电磁成形 半固态 Cu/Al管 多物理场仿真

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