新锆合金薄板带材的可冲性及冲制工艺优化

发布时间：2024-05-23 05:39

　　锆合金具有优异的核性能,堆内高温、高压和水蒸汽工况条件下,其耐腐蚀和抗中子辐照性能良好,具有适中的力学性能、良好的加工性能,以及与铀燃料良好的相容性,因此锆合金成为核燃料组件格架条带用薄板带材的重要材料。本文以新锆合金薄板带材为研究对象,采用数值模拟、工艺试验和显微分析相结合的方法,在研究薄板带材试件成形质量与冲制成形、材料显微组织之间关系的基础上,基于正交试验,优化设计冲制工艺参数,显著提升了薄板带材的冲制成形质量。本文研究结果可为推进压水堆核电站用新锆合金薄板带材的国产化提供理论参考和技术支撑。本文首先对新锆合金薄板带材进行了三向拉伸试验,获得数值模拟所需的材料基本力学性能参数;基于薄板带材试件拉深、弯曲、胀形等冲制成形仿真研究,发现新锆合金薄板带材试件的主要失效形式为拉破和胀破,对应试件冲制成形过程中的变形方式主要为拉延和胀形;采用透射电镜(TEM)对新锆合金中的第二相进行分析,发现第二相主要分布于晶界和晶内,分布于晶界的第二相的Nb含量远高于晶内第二相,而分布于晶界的第二相的Cr含量与之相反;新锆合金存在孪晶,而第二相对滑移和孪晶产生影响,从而影响新锆合金薄板带材塑性变形;采用...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锆合金的应用及发展
        1.2.1 锆合金在核工业中的应用
        1.2.2 锆合金的发展
    1.3 锆合金的显微组织研究现状
    1.4 板料冲压成形研究
    1.5 论文研究的目的和意义
    1.6 论文主要的研究内容
第2章 薄板冲压成形数值模拟理论及成形性能评价
    2.1 引言
    2.2 薄板冲压成形技术
    2.3 薄板冲压成形有限元理论
        2.3.1 冲压成形过程的力学模型
        2.3.2 冲压成形过程的单元类型
        2.3.3 冲压成形弹塑性本构模型
    2.4 薄板冲压成形数值模拟的成形性能评价
        2.4.1 厚度减薄率
        2.4.2 主应变
        2.4.3 成形极限图(FLD)与安全裕度
    2.5 本章小结
第3章 新锆合金薄板带材仿真成形及显微组织分析
    3.1 引言
    3.2 新锆合金材料力学性能参数测定
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 三向拉伸试验方案
        3.2.3 三向拉伸试验结果
    3.3 新锆合金薄板带材仿真成形分析
        3.3.1 Dynaform软件介绍
        3.3.2 有限元模型的建立及验证
        3.3.3 新锆合金拉深仿真试验
        3.3.4 新锆合金弯曲仿真试验
        3.3.5 新锆合金胀形仿真试验
    3.4 新锆合金薄板带材显微组织分析
        3.4.1 显微分析测试技术
        3.4.2 新锆合金第二相表征
        3.4.3 新锆合金显微组织与成形性
    3.5 本章小结
第4章 新锆合金薄板带材冲制工艺优化
    4.1 引言
    4.2 冲制工艺因素对板料成形极限图的影响
        4.2.1 冲压速度对成形极限图的影响
        4.2.2 压边力对成形极限图的影响
        4.2.3 摩擦系数对成形极限图的影响
        4.2.4 凸凹模间隙对成形极限图的影响
    4.3 正交试验设计
        4.3.1 正交试验设计方法
        4.3.2 正交表及其表头设计
        4.3.3 正交试验的基本步骤
    4.4 基于正交试验的带材冲制工艺优化
        4.4.1 正交试验目的与试验结果评价指标
        4.4.2 正交试验影响因素及其水平
        4.4.3 正交表选取及试验安排
        4.4.4 正交试验结果分析及冲制工艺优化
    4.5 冲制工艺优化模拟结果与试验验证
        4.5.1 冲制工艺优化模拟结果
        4.5.2 冲制工艺优化试验验证
    4.6 本章小结
结论与展望
参考文献
附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3981076