高强钢大型复杂构件局部控温多道次锻造微观组织模拟

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作者 赵明杰 卢安 +6 位作者 黄亮 刘秀良 孙朝远 施文鹏 刘声波 李建军 郭正华 《南昌航空大学学报(自然科学版)》 2024年第4期24-32,共9页

高强钢大型复杂构件多道次锻造过程中不同部位的变形量不同,导致最终的微观组织分布不均匀,进而影响其服役性能。为此,基于DEFORM3D软件集成开发了高强钢大型复杂构件多道次锻造过程微观组织演化预测系统,通过实验对比验证发现,所建立... 高强钢大型复杂构件多道次锻造过程中不同部位的变形量不同,导致最终的微观组织分布不均匀,进而影响其服役性能。为此,基于DEFORM3D软件集成开发了高强钢大型复杂构件多道次锻造过程微观组织演化预测系统,通过实验对比验证发现,所建立的预测分析系统可信度在0.98以上。利用该系统研究了局部控温工艺下高强钢大型复杂构件多道次锻造过程的微观组织演化规律。结果表明,局部控温工艺能够有效改善大型复杂构件微观组织分布不均匀的现象。这一研究为大型复杂构件高性能成形提供了新的工艺方法。 展开更多

关键词 高强钢 局部控温 大型复杂构件 微观组织演化 有限元模拟

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时效时间和Sb添加对Sn-9Zn-3Bi/Cu焊点界面金属间化合物生长行为的影响

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作者 涂文斌 胡志华 +3 位作者 邹雨柔 刘冠鹏 王善林 陈玉华 《材料导报》 北大核心 2025年第6期189-194,共6页

无铅钎料焊点界面金属间化合物是影响焊点可靠性的重要因素。本工作采用扫描电镜研究了时效时间和Sb添加对Sn-9Zn-3Bi/Cu焊点界面金属间化合物形貌及生长动力学的影响。结果表明:随着时效时间的延长,Sn-9Zn-3Bi/Cu焊点界面金属间化合物... 无铅钎料焊点界面金属间化合物是影响焊点可靠性的重要因素。本工作采用扫描电镜研究了时效时间和Sb添加对Sn-9Zn-3Bi/Cu焊点界面金属间化合物形貌及生长动力学的影响。结果表明:随着时效时间的延长,Sn-9Zn-3Bi/Cu焊点界面金属间化合物厚度逐渐增加,Sn-9Zn-3Bi/Cu焊点界面金属间化合物为γ-Cu_(5)Zn_(8)相。Sb添加会减小长时效后的Sn-9Zn-3Bi/Cu焊点界面金属间化合物厚度,其生长系数从0.67μm/h^(1/2)降至0.56μm/h^(1/2)。随着时效时间延长至168 h,焊点界面金属间化合物除了γ-Cu_(5)Zn_(8)相外,还会在靠近Cu基板处形成Cu_(6)Sn_(5)相和靠近钎料侧形成扩散反应层,Sb元素会扩散到焊点界面处Cu_(6)Sn_(5)相中,以固溶体形式存在。 展开更多

关键词 时效时间 Sb添加 Sn-9Zn-3Bi钎料 界面组织 生长系数

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过渡液相扩散焊连接工艺参数对DD407母材液化的影响

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作者 谭飞 仵艳影 +3 位作者 牛文涛 张成聪 陈玉华 黄永德 《航空制造技术》 2020年第11期50-55,共6页

为了将瞬间液相扩散焊的液相形成过程与固相扩散焊复合,充分利用TLP及固相扩散焊的优点,需要研究接头界面处母材液化规律。选用DD407镍基单晶高温合金作为试验材料,中间层合金采用含B为3.5%的BNi9进行TLP连接,观察母材液化宽度和接头宽... 为了将瞬间液相扩散焊的液相形成过程与固相扩散焊复合,充分利用TLP及固相扩散焊的优点,需要研究接头界面处母材液化规律。选用DD407镍基单晶高温合金作为试验材料,中间层合金采用含B为3.5%的BNi9进行TLP连接,观察母材液化宽度和接头宽度在不同工艺参数下的变化。通过分析得到:母材液化区宽度随着加热温度升高及保温时间增长而增加,在焊接温度为1100℃,保温时间为5min,中间层厚度为150μm的情况下,母材液化的宽度达到65.8μm;中间层厚度对母材液化的影响程度相对较大,主要降熔元素B的总量增加;TLP连接过程中,母材液化的过程为降熔元素B不断向母材中扩散,导致母材液化宽度增加,但随着扩散的进行,B元素的含量逐渐降低引起等温凝固,从而在一定程度上影响了表面清理的效果。 展开更多

关键词 瞬间液相扩散焊(TLP) DD407镍基单晶高温合金 液化程度 中间层合金 保温时间

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基于离散元法的SLM刮刀倾角对粉末铺展行为的影响研究 被引量：1

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作者 李雯 刘其鹏 +3 位作者 高月华 楚锡华 张昭 王振军 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期774-784,共11页

刮刀倾角对选区激光熔化过程粉末铺展行为有重要影响.基于离散元法建立铺粉数值模型,对不同刮刀倾角的铺粉过程及粉层质量进行模拟研究.针对不同的刮刀倾角,提出一个量化指标对粉层铺展的致密度和均匀性进行综合评估,获得刮刀倾角对粉... 刮刀倾角对选区激光熔化过程粉末铺展行为有重要影响.基于离散元法建立铺粉数值模型,对不同刮刀倾角的铺粉过程及粉层质量进行模拟研究.针对不同的刮刀倾角,提出一个量化指标对粉层铺展的致密度和均匀性进行综合评估,获得刮刀倾角对粉层质量的影响规律.根据颗粒分布及运动特征将粉堆颗粒体系划分为底层区、斜坡区、刮刀影响区和内部区4个区域.针对各区域进行铺粉过程动力学机理的深入研究,包括颗粒运动轨迹和速度场、刮刀前方剪切带、颗粒间力链分布及演化等.研究发现:刮刀倾角小于0时,颗粒体系难以形成完整的环流运动,剪切带较小,流向沉积层的颗粒较少,颗粒间强力链较少,刮刀间隙前方易形成力拱导致颗粒堵塞,进而形成空斑使得沉积层的致密度和均匀性较低.刮刀倾角大于0时,颗粒体系的环流运动较充分,剪切带较大,流向沉积层的颗粒增多,随倾角增大强力链增多,刮刀压实作用增强,有利于沉积层致密度和均匀性的提高.本研究为优化工艺参数、提高粉层沉积质量提供了理论基础. 展开更多

关键词 选区激光熔化 离散单元法 铺粉过程 刮刀倾角 流动机理

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旋转摩擦挤压加工对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响

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作者 涂文斌 夏春 +5 位作者 王善林 徐卫平 胡锦扬 陈玉华 毛育青 陈宜 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期122-129,共8页

采用旋转摩擦挤压(rotational friction extrusion,RFE)工艺对不同时效态6061铝合金进行加工,研究RFE对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:RFE能够破碎6061铝合金中的难熔AlFeMnSi相,导致合金中的AlFeMnSi相细小... 采用旋转摩擦挤压(rotational friction extrusion,RFE)工艺对不同时效态6061铝合金进行加工,研究RFE对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:RFE能够破碎6061铝合金中的难熔AlFeMnSi相,导致合金中的AlFeMnSi相细小且分布均匀。预析出粗大Mg2Si相在RFE加工过程中摩擦热和变形作用下,回溶后重新析出,致使预析出粗大Mg2Si相对材料动态再结晶中的粒子激发形核(particle stimulated nucleation,PSN)机制无影响,RFE加工后的晶粒尺寸变化较小。RFE使淬火态6061铝合金强度下降,但长时间时效态6061铝合金经RFE加工后强度得到提升。然而,RFE加工的材料内部存在孔洞,合金断后伸长率降低。 展开更多

关键词 6061铝合金 旋转摩擦挤压 析出相 动态再结晶

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钛合金搅拌摩擦焊搅拌头磨损机理及其涂层强化 被引量：1

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作者 黄永德 伍大为 +2 位作者 张泽龙 刘强 陈宜 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第10期45-52,共8页

为了提高钛合金搅拌摩擦焊搅拌头的寿命,在搅拌头表面增加涂层,对比研究表面涂层的作用机理。本文选用无涂层搅拌头和带AlCrN涂层搅拌头对TC4钛合金进行搅拌摩擦焊(FSW)试验,通过3D影像仪表征搅拌头的磨损情况,采用扫描电镜(SEM)及能谱... 为了提高钛合金搅拌摩擦焊搅拌头的寿命,在搅拌头表面增加涂层,对比研究表面涂层的作用机理。本文选用无涂层搅拌头和带AlCrN涂层搅拌头对TC4钛合金进行搅拌摩擦焊(FSW)试验,通过3D影像仪表征搅拌头的磨损情况,采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对接头的组织及成分进行分析,研究了AlCrN基涂层对搅拌头的寿命影响规律。试验结果表明,对比无镀层搅拌头,带AlCrN基涂层搅拌头的有效焊接距离由600 mm增加到800 mm,且在焊接800 mm后,仍可获得成形良好,抗拉强度达到母材95.32%的焊接接头。另外,带AlCrN基涂层搅拌头的搅拌针和轴肩磨损率分别减少50.41%和22.41%,AlCrN基涂层可有效提高搅拌头的寿命。对比分析搅拌头的磨损情况发现,无涂层搅拌头的磨损包括磨粒磨损、黏结磨损和氧化磨损,其磨损过程主要包含3个阶段:初始磨损阶段、剧烈磨损阶段和稳定磨损阶段。比较而言,带涂层搅拌头的磨损过程则为“打断”和“撕裂”两个阶段。 展开更多

关键词 搅拌摩擦焊 TC4钛合金 搅拌头 AlCrN涂层 磨损

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压延率对无氧铜板高温退火的组织及性能影响

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作者 晏小猛 王善林 +2 位作者 陈卫民 吴懿平 李欢欢 《电子工艺技术》 2024年第2期1-4,18,共5页

高导热AMB陶瓷基板的覆铜厚板性能直接影响基板的电性能和力学性能。通过对无氧铜原料板的加工、微观组织调整以及陶瓷与铜板的活性焊料复合,达到AMB陶瓷覆铜基板最优的组织状态和电学与力学性能。首先对无氧铜板原料进行450℃和650℃... 高导热AMB陶瓷基板的覆铜厚板性能直接影响基板的电性能和力学性能。通过对无氧铜原料板的加工、微观组织调整以及陶瓷与铜板的活性焊料复合,达到AMB陶瓷覆铜基板最优的组织状态和电学与力学性能。首先对无氧铜板原料进行450℃和650℃再结晶退火0.5 h处理,得到两种原始的铜板组织。其次,对原始铜板进行压延率为15%、30%、45%、60%、75%的压延和800℃/1 h的退火处理,研究了退火铜板的微观组织及力学性能和电学性能。结果表明:当压延率在15%~75%时,随着压延率增加,晶粒逐渐被拉长变成扁平状,再变成纤维状;硬度随着压延率增加逐渐增大,铜板的延伸率逐渐减小,抗拉强度在压延率为15%~60%时逐渐增大,压延率达到75%时出现了小幅度降低。当在800℃退火1 h后,铜板表面晶粒尺寸随着压延率的增加逐渐减小,晶粒分布更加均匀,其大小稳定在400~800μm之间。铜板在压延率为15%~60%时的抗拉强度基本保持不变;当压延率到达75%时,抗拉强度出现小幅度降低。铜板硬度随着压延率增加基本保持不变。当压延率从15%变为75%时,铜板的电阻率有小幅度上升。 展开更多

关键词 无氧铜 AMB陶瓷覆铜基板 压延率 晶粒尺寸 电阻率

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AZ31厚板镁合金双面搅拌摩擦焊接头组织及性能研究 被引量：3

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作者 陈玉华 钟宇 +3 位作者 谢吉林 张体明 王善林 戈军委 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第21期38-44,53,共8页

采用单轴肩搅拌摩擦焊实现了40 mm厚的AZ31镁合金双面对接焊接,对接头组织及力学性能进行了分析研究。结果表明,双面搅拌摩擦焊(Ds–FSW)接头光滑整洁,无缺陷。接头可划分为母材(BM)区、热影响区(HAZ)、热力影响区(TMAZ)、焊核区(NZ)和... 采用单轴肩搅拌摩擦焊实现了40 mm厚的AZ31镁合金双面对接焊接,对接头组织及力学性能进行了分析研究。结果表明,双面搅拌摩擦焊(Ds–FSW)接头光滑整洁,无缺陷。接头可划分为母材(BM)区、热影响区(HAZ)、热力影响区(TMAZ)、焊核区(NZ)和重叠区(OZ)5个区域,其中OZ是Ds–FSW接头所独有的。OZ中存在的超细晶粒和弥散分布的沉淀相Al8Mn5,显著提高了此区域的极限抗拉强度(UTS)和断后伸长率(EI),分别为217.7 MPa和14.65%,从而使其获得较高的接头强度系数,约为母材的85.81%。接头主要断裂在前进侧NZ和TMAZ交界处,其断裂机制为韧性断裂和准解离断裂的混合断裂机制。 展开更多

关键词 搅拌摩擦焊(FSW) 镁合金 微观组织 晶粒细化 力学性能

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铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头组织与性能研究 被引量：4

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作者 谢吉林 彭程 +4 位作者 谢菀新 淦萌萌 章文滔 吴集思 陈玉华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期171-175,共5页

本工作采用磁脉冲焊接方法实现了铝/镁异种合金的连接,并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和拉伸试验等分析方法对不同放电能量下的接头微观组织及力学性能进行研究。结果表明,铝/镁异种合金焊接接头界面呈现波形界面和平直界面,且... 本工作采用磁脉冲焊接方法实现了铝/镁异种合金的连接,并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和拉伸试验等分析方法对不同放电能量下的接头微观组织及力学性能进行研究。结果表明,铝/镁异种合金焊接接头界面呈现波形界面和平直界面,且随着放电能量的增加,界面的有效结合区宽度逐渐增加,最大达到了2.87 mm;波形界面的特征越明显,接头的力学性能越高;当放电能量为30 kJ时,波形界面的波长为62.7μm,波幅为9.1μm,接头拉剪力最大,达4 679.5 N。断口形貌分析结果表明,焊缝由内、外两个椭圆环组成;内环形貌呈密集的颗粒与空洞混合结构,外环形貌为条纹状结构。机械互锁和冶金结合同时存在的波状结构界面是获得力学性能优异的铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头的关键。 展开更多

关键词 磁脉冲焊接 铝/镁异种合金 微观组织 界面结构 力学性能

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Al/Mg搅拌摩擦点焊–钎焊接头的微观组织与拉伸剪切性能研究

10

作者 谢吉林 汪洪伟 +3 位作者 陈玉华 刘文阔 张体明 王善林 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第11期59-65,76,共8页

采用搅拌摩擦点焊–钎焊工艺进行2A14铝合金和AZ31镁合金的连接,使用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、能量色散谱(Energy dispersive spectroscopy,EDS)和X射线衍射仪(X–ray diffraction,XRD)研究不同参数下接头的... 采用搅拌摩擦点焊–钎焊工艺进行2A14铝合金和AZ31镁合金的连接,使用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、能量色散谱(Energy dispersive spectroscopy,EDS)和X射线衍射仪(X–ray diffraction,XRD)研究不同参数下接头的微观组织、化学成分及物相组成,采用电子万能试验机对接头进行拉伸剪切性能测试。研究结果表明,搅拌区主要由Al–Mg系金属间化合物和少量MgZn相、MgZn_(2)相组成;热力影响区主要由富Zn固溶体和Mg_(7)Zn_(3)相组成;热影响区靠近铝合金处的锌钎料没有与其他元素发生反应,靠近镁合金处的锌钎料与镁元素发生反应,生成了Mg–Zn系金属间化合物。当轴肩下压量为0.5 mm,搅拌头旋转速度为950 r/min时,接头的拉伸剪切载荷达到最大值7.6 kN。 展开更多

关键词 搅拌摩擦点焊 钎焊 铝/镁异种金属 微观组织 力学性能

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添加Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化和析出行为的影响

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作者 涂文斌 唐建国 +2 位作者 王善林 马乐航 赵言 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期68-75,共8页

采用硬度测试和透射电镜研究Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化与析出行为的影响。结果表明:添加Sn虽然增加了低Mg/Si比合金峰值时效的析出相密度,但也降低了β″相的析出速度,从而降低了低Mg/Si比合金峰时效前的硬化速度和峰时效硬... 采用硬度测试和透射电镜研究Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化与析出行为的影响。结果表明:添加Sn虽然增加了低Mg/Si比合金峰值时效的析出相密度,但也降低了β″相的析出速度,从而降低了低Mg/Si比合金峰时效前的硬化速度和峰时效硬度。过时效阶段,含Sn合金的高析出相密度提高了低Mg/Si比合金过时效硬度。对于高Mg/Si比合金,添加Sn不仅增加合金的析出相密度,同时也提高了β″相的析出速度,从而增加了合金的硬化速度和峰时效硬度。 展开更多

关键词 AL-MG-SI合金 Mg/Si比 时效析出 Sn添加

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铝/钢异种金属电磁脉冲焊研究新进展 被引量：5

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作者 张丽萍 谢吉林 +5 位作者 余曦 文金鹏 尹立孟 陈玉华 张鹤鹤 张龙 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第21期78-86,共9页

铝/钢异种金属焊接结构具有比强度高、耐蚀性好、综合力学性能优异等特点,在航空航天、核电能源、轨道交通、电子电器等行业应用广泛。但由于铝/钢异种金属在物理、化学、冶金等方面的性能差异显著,导致二者的优质连接面临极大的挑战。... 铝/钢异种金属焊接结构具有比强度高、耐蚀性好、综合力学性能优异等特点,在航空航天、核电能源、轨道交通、电子电器等行业应用广泛。但由于铝/钢异种金属在物理、化学、冶金等方面的性能差异显著,导致二者的优质连接面临极大的挑战。电磁脉冲焊接技术是一种固相焊接方法,能够有效克服异种金属由于性能差异带来的焊接问题,目前被广泛应用于铝/钢等异种金属的焊接。本研究简述了铝/钢异种金属焊接中存在的问题,电磁脉冲焊接技术的焊接原理和工艺参数。从工艺研究、设备优化、接头性能、界面形貌与结合机理、数值模拟和多种焊接方法复合方面对电磁脉冲焊接技术新进展进行了分析,对今后技术发展提出了相应的建议。 展开更多

关键词 铝/钢 异种金属焊接 电磁脉冲焊(EMPW) 工艺参数 研究进展

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激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响

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作者 汪芦婷 罗欣洋 +2 位作者 王善林 陈玉华 黄永德 《航空制造技术》 2020年第11期56-61,共6页

止推箔片轴承是航空陀螺仪中的重要支撑元件,为了提高支承面的耐磨性及耐腐蚀性,通常会在支承面涂覆特氟龙涂层,该涂层的添加给后续的制造工艺带来不确定性。研究激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响,利用光学显微镜、... 止推箔片轴承是航空陀螺仪中的重要支撑元件,为了提高支承面的耐磨性及耐腐蚀性,通常会在支承面涂覆特氟龙涂层,该涂层的添加给后续的制造工艺带来不确定性。研究激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响,利用光学显微镜、扫描电镜、电子精密拉伸仪、超声检测等分析方法,对焊缝表面成形、接头显微组织及力学性能进行分析。结果表明:焊点表面直径随脉冲功率的增加而增大,而抗拉剪力随热输入量的增加先增大后减小;激光点焊制造的优化工艺参数为脉冲功率百分比22%、脉冲宽度5.0ms,抗拉剪力达最大值63.0N;超声波浸液检测能够精确测定搭接界面的尺寸,但抗拉剪力与界面尺寸不完全成正比关系,接头的抗拉剪力主要与接头的断裂机制有关。 展开更多

关键词 止推箔片轴承头 激光点焊 显微组织 力学性能 特氟龙

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