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基于ABAQUS二次开发的无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺参数化建模与数值模拟 被引量：3
1
作者 吴晋 季策 +1 位作者 李子轩 王涛 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期9-15,共7页
通过分析无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺原理与凝练关键工艺因素,基于Python语言和ABAQUS二次开发功能搭建了专用数值模拟系统,实现了参数化建模并开展了数值模拟研究。结果表明,45/316L复合管三辊斜轧复合过程中经历正圆形-三角形-正... 通过分析无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺原理与凝练关键工艺因素,基于Python语言和ABAQUS二次开发功能搭建了专用数值模拟系统,实现了参数化建模并开展了数值模拟研究。结果表明,45/316L复合管三辊斜轧复合过程中经历正圆形-三角形-正圆形变形过程,螺旋前进过程中通过交替进行直径减小与壁厚减薄实现周向均匀变形,基于数值模拟开展试验研究。在轧制温度1200℃,轧制速度450 r·min^(-1),目标外径为Φ60 mm时,成功制备壁厚分布均匀的45/316L复合管,拉剪断口位于45碳钢基体侧,证明复合界面实现冶金结合。 展开更多
关键词 二次开发 复合管 轧制复合 数值模拟 成形机理
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电脉冲辅助轧制SUS304极薄带的微观组织及力学性能 被引量：1
2
作者 范婉婉 任忠凯 +3 位作者 刘晓 魏书凤 刘奇 王涛 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期155-165,共11页
SUS304不锈钢极薄带是众多高精尖领域的重要原材料,但其变形抗力大导致极薄带的轧制生产工艺复杂。将脉冲电流加载至SUS304不锈钢极薄带的轧制变形中,研究脉冲电流辅助对极薄带轧制变形的影响。通过室温轧制和不同脉冲频率下的电脉冲辅... SUS304不锈钢极薄带是众多高精尖领域的重要原材料,但其变形抗力大导致极薄带的轧制生产工艺复杂。将脉冲电流加载至SUS304不锈钢极薄带的轧制变形中,研究脉冲电流辅助对极薄带轧制变形的影响。通过室温轧制和不同脉冲频率下的电脉冲辅助轧制试验,使用EBSD和XRD对轧后试样进行微观表征,研究了电脉冲辅助轧制对极薄带组织形貌、晶粒取向以及物相演变的影响。结合力学性能测试,分析了脉冲电流对轧制试样力学性能的影响。结果表明,电脉冲辅助轧制促使试样发生动态回复,增大电脉冲频率可加速其动态过程,600 Hz通电试样以亚结构晶粒为主(98.3%)。加载脉冲电流可改变极薄带的轧制变形机制,使其从相变马氏体转变为形变诱发孪晶。脉冲电流产生的热效应和非热效应皆可促进位错脱钉,使得相同变形量下电脉冲辅助轧制试样的位错密度明显低于室温轧制试样,加工硬化减弱、力学性能改善。同时,电脉冲辅助轧制有助于弱化轧制变形织构、增加织构类型,可改善变形试样的各向异性,有利于提高试样的塑性变形能力。对比室温轧制试样,600 Hz通电试样的显微硬度下降了33.4%,屈服强度降低了15.2%,断裂伸长率提高了249.6%,塑性变形能力恢复至原材料的30%。由此可见,电脉冲辅助SUS304不锈钢极薄带轧制变形,可减少加工硬化、降低变形抗力、提高塑性变形能力,有望突破最小可轧厚度,拓宽其应用领域。 展开更多
关键词 SUS304极薄带 电脉冲辅助轧制 加工硬化 位错密度 变形机制
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TA2/Q235B复合板不同作用面成形极限及界面损伤行为
3
作者 张志雄 张斯沫 +7 位作者 班晓磊 赵雪霞 任忠凯 韩建超 张长江 林鹏 王涛 王天翔 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期2181-2191,共11页
采用Nakazima实验法对不同尺寸的退火态TA2/Q235B复合板样品进行胀形实验,研究不同作用面对TA2/Q235B复合板的成形极限和界面损伤行为的影响。结果表明,当凹模与碳钢侧接触时,由于接触材料、界面变形协调能力和应变状态的不同,复合板的... 采用Nakazima实验法对不同尺寸的退火态TA2/Q235B复合板样品进行胀形实验,研究不同作用面对TA2/Q235B复合板的成形极限和界面损伤行为的影响。结果表明,当凹模与碳钢侧接触时,由于接触材料、界面变形协调能力和应变状态的不同,复合板的胀形高度和成形极限增加,其中R140试样的极限拱高达到最大值(46.17 mm),R60和R180试样在3个方向上的厚度减薄量和界面裂纹更大。此外,由于硬度和拉应力不同,两组样品中所有的水平和斜向孔都向纯钛侧延伸。 展开更多
关键词 TA2/Q235B复合板 胀形行为 成形极限 作用面 界面损伤行为
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激光扫描速度对FeCrNiAl_(0.3)Ti_(0.3)熔覆层组织与性能的影响
4
作者 陈方川 冉佳朋 +2 位作者 刘元铭 王涛 赵雪霞 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期908-917,共10页
为了提高TC4钛合金表面的硬度及耐磨性,通过激光熔覆工艺,在TC4钛合金表面熔覆了FeCrNiAl_(0.3)Ti_(0.3)高熵合金。研究了变化的激光扫描速度下,该熔覆层高熵合金(HEA)的宏观特征、显微组织、显微硬度以及耐磨性能。结果显示:当激光功... 为了提高TC4钛合金表面的硬度及耐磨性,通过激光熔覆工艺,在TC4钛合金表面熔覆了FeCrNiAl_(0.3)Ti_(0.3)高熵合金。研究了变化的激光扫描速度下,该熔覆层高熵合金(HEA)的宏观特征、显微组织、显微硬度以及耐磨性能。结果显示:当激光功率设定为1600 W,扫描速度调整为13 mm/s时,制备出的HEA熔覆层与TC4基体实现了良好的冶金结合,同时未观察到显著的缺陷。熔覆层显微组织致密均匀,由富Fe和Cr的BCC相以及富Ni、Ti、Al的FCC相共同构成枝晶(DR)以及枝晶间(IR)组织。在最佳工艺参数下,熔覆层平均硬度值为618HV0.2,约为基体硬度(290HV0.2)的2.1倍,其耐磨性是基体的3.4倍,磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和摩擦氧化磨损的复杂相互作用,具有良好的耐磨性。 展开更多
关键词 TC4钛合金 激光熔覆 高熵合金熔覆层 显微组织 耐磨性能
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薄层碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板的高速冲击性能
5
作者 魏士博 舒洪基 +4 位作者 张晓琼 赵婷婷 王涛 王志华 黄庆学 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期299-316,共18页
为了增强碳纤维复合材料的韧性并提升其高速冲击性能,提出一种组分材料分别为30μm厚薄层碳纤维预浸料和50μm厚不锈钢极薄带的新型纤维金属层板——薄层碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板(CUSFML)。在金属体积含量(MVF)为0.250~0.625的... 为了增强碳纤维复合材料的韧性并提升其高速冲击性能,提出一种组分材料分别为30μm厚薄层碳纤维预浸料和50μm厚不锈钢极薄带的新型纤维金属层板——薄层碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板(CUSFML)。在金属体积含量(MVF)为0.250~0.625的范围内,制备了3类薄层CUSFML。利用空气炮在45~120 m/s速度范围内对纯碳纤维层板和3类薄层CUSFML开展了高速冲击实验研究,并结合修正后的三维Hashin失效准则在ABAQUS/Explicit软件中对薄层CUSFML的高速冲击响应进行了数值仿真。系统分析了高速冲击下MVF数值变化对薄层CUSFML的动态响应特征和能量吸收的影响规律。研究结果表明:薄层CUSFML在高速冲击下的性能较传统碳纤维复合材料有显著提升。经实验数据分析及数值计算可知,所制备的薄层CUSFML的比吸能最高可达8.51 J·m2/kg,较纯碳纤维层板提升19.2%;冲击承载最高可达6713 N,约为纯碳纤维层板的2.5倍。提高薄层CUSFML中不锈钢极薄带的体积含量在一定范围内可增强金属层塑性变形和断裂在能量吸收中的主导作用,提升层板的高速冲击性能。但随着MVF数值的持续增加,薄层CUSFML的比吸能会出现小幅下降。对比各类层板的动态响应特征后发现薄层CUSFML在MVF为0.455附近的抗冲击性能及吸能性能最为优异。 展开更多
关键词 纤维金属层板 薄层碳纤维 不锈钢极薄带 高速冲击 能量吸收
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不锈钢/碳钢复合板纵波轧制搓轧变形机理 被引量：1
6
作者 李亚新 刘元铭 +3 位作者 王振华 张明泽 张博文 王涛 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期138-148,共11页
不锈钢/碳钢复合板既发挥了不锈钢的强耐腐蚀性、高耐磨性、高耐热性和高磁性,又结合了碳钢的易焊接性、高导热性和易延展性等优势。然而,不锈钢/碳钢复合板较低的结合强度严重限制了其广泛的应用。提出采用纵波轧制(LCR)制备不锈钢/碳... 不锈钢/碳钢复合板既发挥了不锈钢的强耐腐蚀性、高耐磨性、高耐热性和高磁性,又结合了碳钢的易焊接性、高导热性和易延展性等优势。然而,不锈钢/碳钢复合板较低的结合强度严重限制了其广泛的应用。提出采用纵波轧制(LCR)制备不锈钢/碳钢复合板的工艺,从试验和有限元模拟2个方面研究了变形过程中搓轧区对复合板结合强度的影响,并与平辊轧制(FR)工艺进行对比。结果表明,LCR复合板在波峰和波谷处的拉剪强度分别为315.94 MPa和329.48 MPa, FR复合板的拉剪强度为277.77 MPa。波峰和波谷处的拉剪强度较FR复合板分别提升了13.7%和18.6%。通过对拉剪断裂面进行元素扫描分析发现,LCR复合板波峰和波谷的断裂位置处于Q235B基体中,FR复合板的断裂位置在结合界面上。LCR复合板的拉伸强度和断后伸长率均优于FR复合板。利用有限元模拟获得LCR和FR变形区复合板的应力状态分布,LCR变形区中部分金属处于两向压应力和一向拉应力状态,应力状态更接近纯剪状态,LCR复合板在轧制过程中受到拉应力和强烈的剪应力共同作用。与FR变形区不同,LCR变形区由于波纹辊型的影响,在轧制方向和宽度方向上均存在搓轧区。搓轧区增强不同金属之间的剪切作用,有利于金属表面氧化层和硬化层的破碎,从而促进2种金属的相互结合,提高复合板的结合强度。 展开更多
关键词 纵波轧制 不锈钢/碳钢复合板 力学性能 有限元模拟 搓轧区
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轻型合金超高速冲击防护性能和失效机理研究进展
7
作者 张晓琼 王涛 《包装工程》 CAS 北大核心 2023年第21期24-35,共12页
目的系统总结目前关于轻型金属合金及其复合层板在超高速冲击载荷作用下的冲击损伤模式和失效机理研究进展。方法搜集整理大量有关研究文献,从实验技术、轻型合金的超高速冲击下可视性的实验现象,以及高应变率加载条件下材料的微观组织... 目的系统总结目前关于轻型金属合金及其复合层板在超高速冲击载荷作用下的冲击损伤模式和失效机理研究进展。方法搜集整理大量有关研究文献,从实验技术、轻型合金的超高速冲击下可视性的实验现象,以及高应变率加载条件下材料的微观组织结构演化机理三方面对最新研究进展进行梳理与总结。结论指出了目前轻型合金超高速冲击性能研究中的不足,并提出了未来研究方向的建议,为该领域轻质防护结构设计未来的研究方向提供了参考。 展开更多
关键词 铝合金 镁合金 钛合金 超高速撞击 Whipple结构 冲击防护 失效机理
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脉冲电流对T2纯铜/304不锈钢复合薄带变形性能与组织的影响
8
作者 张浩然 丁青山 +2 位作者 刘晓 任忠凯 王涛 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期194-206,共13页
为了研究脉冲电流大小和频率与T2纯铜/304不锈钢复合薄带的强度和延展性等力学性能之间的关系,通过冷轧结合450和970℃两种温度的退火工艺制备了软硬两种状态的复合薄带,并分别对其进行了脉冲电流辅助单向拉伸试验。通过微观组织与断口... 为了研究脉冲电流大小和频率与T2纯铜/304不锈钢复合薄带的强度和延展性等力学性能之间的关系,通过冷轧结合450和970℃两种温度的退火工艺制备了软硬两种状态的复合薄带,并分别对其进行了脉冲电流辅助单向拉伸试验。通过微观组织与断口形貌观察分析了复合薄带变形机制与脉冲电流的作用机理。结果表明,脉冲电流会引起复合薄带的软化,同时导致伸长率降低。当频率不变时,随着电流的增大,纯铜/不锈钢复合薄带的软化与伸长率降低的现象愈加显著;但电流一定时,改变频率对软化效果影响并不明显。脉冲电流对复合薄带性能的影响源于其对钢侧变形协调机制的调控,通过抑制奥氏体的孪生与相变过程降低了复合薄带整体变形抗力。拥有奥氏体再结晶组织的软态复合薄带表现出的软化现象比拥有轧制变形组织的硬态复合薄带更加显著。 展开更多
关键词 复合薄带 脉冲电流 拉伸性能 不锈钢 铜
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