本文關(guān)鍵詞：TC4-6061復(fù)合板熱軋復(fù)合工藝及有限元模擬

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【摘要】：TC4-6061鈦鋁合金復(fù)合板同時兼有兩種組元合金的優(yōu)點,是一種重量輕,強度高,耐磨,耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)材料,在航空、航天、汽車、石油化工和生活用品等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文采用經(jīng)典復(fù)合板理論對TC4-6061復(fù)合板的力學(xué)性能進(jìn)行了計算,利用有限元軟件DEFORM模擬了TC4-6061復(fù)合板的熱軋復(fù)合過程,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS)對模擬結(jié)果進(jìn)行了試驗驗證�；诮�(jīng)典復(fù)合板理論推導(dǎo)出了TC4-6061復(fù)合板的剛度和強度計算公式,計算出不同包覆率的TC4-6061復(fù)合板的剛度、強度和比剛度、比強度。計算結(jié)果表明:隨著鈦合金層相對厚度的增加,TC4-6061對稱復(fù)合板的拉伸剛度、彎曲剛度、拉伸強度和彎曲強度都迅速增加,拉伸比剛度和拉伸比強度變化不大,彎曲比剛度和彎曲比強度呈先增加后減小的趨勢。包覆率在0.3~0.6范圍內(nèi),TC4-6061對稱復(fù)合板的力學(xué)性能較好。利用DEFORM-2D軟件對TC4-6061復(fù)合板的熱軋復(fù)合過程進(jìn)行了有限元模擬,提出了TC4-6061復(fù)合板接觸界面結(jié)合狀況的預(yù)判模型。分析了不同壓下量、不同軋制溫度下復(fù)合板中的應(yīng)力場、應(yīng)變場、速度場和溫度場分布,得出其軋制過程的變形規(guī)律。模擬結(jié)果表明軋制溫度在350℃到450℃之間時,兩種金屬能夠形成復(fù)合的臨界壓下率在25%左右。軋制溫度在350℃時,當(dāng)壓下率超過30%時復(fù)合板的結(jié)合效果較好,而軋制溫度在400℃到450℃之間時,只要壓下率超過25%時兩種金屬就能形成良好結(jié)合。在軋制溫度在350℃~450℃內(nèi),當(dāng)壓下率在30%到35%之間時軋輥對兩種合金板已復(fù)合的部分破壞程度較大,而且軋制溫度越低破壞程度越大。對TC4-6061復(fù)合板的熱軋復(fù)合工藝進(jìn)行了試驗驗證,確定了熱軋工藝參數(shù)。對不同軋制溫度、不同壓下率條件下制備出的TC4-6061復(fù)合板進(jìn)行了SEM和EDS分析,驗證了有限元模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。并對TC4鈦合金和6061鋁合金的結(jié)合界面進(jìn)行了分析,用表面薄膜破裂機理解釋了兩種金屬的結(jié)合機制。
【關(guān)鍵詞】：TC4-6061復(fù)合板 復(fù)合軋制 有限元模擬 結(jié)合機理 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG335.81
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 金屬復(fù)合板的結(jié)合機理和制備工藝10-14
• 1.2.1 雙金屬結(jié)合機理10-11
• 1.2.2 金屬復(fù)合板的制備工藝11-14
• 1.3 鈦鋁復(fù)合板的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 有限元的基本原理及其在金屬復(fù)合軋制中的應(yīng)用16-18
• 1.5 課題研究的目的及主要內(nèi)容18-20
• 第2章 TC4-6061復(fù)合板力學(xué)性能設(shè)計20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 TC4-6061復(fù)合板剛度的理論計算20-26
• 2.2.1 經(jīng)典復(fù)合板理論20-21
• 2.2.2 一般復(fù)合板的面內(nèi)剛度21-24
• 2.2.3 TC4-6061復(fù)合板的剛度計算24-26
• 2.3 TC4-6061復(fù)合板強度的理論計算26-33
• 2.3.1 一般復(fù)合板的強度計算方法26-27
• 2.3.2 TC4-6061復(fù)合板的強度計算27-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 TC4-6061復(fù)合板熱軋復(fù)合過程的有限元模擬34-55
• 3.1 DEFORM有限元軟件介紹34-35
• 3.2 TC4-6061復(fù)合板熱軋復(fù)合工藝的有限元模擬方法35-42
• 3.2.1 幾何特征和有限元模型的建立35-36
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分36-37
• 3.2.3 材料模型的建立37-40
• 3.2.4 接觸關(guān)系和邊界條件的設(shè)定40-42
• 3.2.5 TC4-6061復(fù)合板熱軋界面結(jié)合判定條件42
• 3.3 模擬結(jié)果分析與討論42-53
• 3.3.1 溫度場計算結(jié)果分析42-45
• 3.3.2 應(yīng)力場計算結(jié)果分析45-50
• 3.3.3 TC4-6061復(fù)合板熱軋變形特點50-52
• 3.3.4 軋制分離力的分析52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第4章 熱軋復(fù)合TC4-6061復(fù)合板的實驗研究55-62
• 4.1 實驗材料與方法55-57
• 4.1.1 實驗材料55
• 4.1.2 軋制復(fù)合工藝流程55-57
• 4.2 實驗結(jié)果分析57-62
• 4.2.1 TC4-6061復(fù)合板結(jié)合狀況分析57-60
• 4.2.3 TC4-6061復(fù)合板的結(jié)合機理分析60-62
• 4.3 本章小結(jié)62
• 結(jié)論62-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果69-70
• 致謝70-71
• 作者簡介71

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 彭超楠;ZrTiAlV合金鍛造過程中變形與組織演化規(guī)律[D];燕山大學(xué);2016年

2 李學(xué)敏;中間層采用預(yù)軋制坯的特厚鋼板三層軋制復(fù)合機理實驗研究[D];燕山大學(xué);2016年

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本文編號：675697