鈦合金鉚釘電磁鉚接變形機理研究

《鈦合金鉚釘電磁鉚接變形機理研究》是依託福州大學，由鄧將華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鈦合金鉚釘電磁鉚接變形機理研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄧將華

項目摘要

電磁鉚接是一種通過將電磁能轉化為機械能使鉚釘發生塑性變形的新型鉚接方法，鉚接質量穩定，釘桿變形均勻，為鈦合金和複合材料結構連線及大直徑鉚釘和難成形材料鉚釘成形提供了一種先進的連線技術。採用數值模擬與試驗研究方法，運用巨觀與微觀分析相結合的手段，以TA1鉚釘為研究對象，建立鉚釘材料動態本構關係，實現電磁鉚接過程電磁場與鉚釘變形鬆散耦合的數值模擬，獲得鉚釘動態變形特性；掌握各參數（電參數和工藝參數）對鉚釘變形的影響規律，給出確定鈦合金鉚釘載入速率範圍的方法；探索剪下帶微觀組織的演變規律，揭示TA1鉚釘電磁鉚接變形機理；最佳化工藝參數，提高電磁鉚接質量，為制定電磁鉚接工藝規範奠定基礎。本項目的實施將為鈦合金與複合材料結構連線的深入研究奠定堅實的理論和試驗基礎，對掌握電磁鉚接技術、實現該技術的自主化不僅具有重要的學術意義，而且具有重要的經濟和戰略意義。

結題摘要

電磁鉚接是一種將電磁能轉化為機械能使鉚釘發生塑性變形的新型鉚接方法，其鉚釘變形機理與普通鉚接不同。為了揭示鈦合金鉚釘變形機理，實現鈦合金和複合材料結構連線及大直徑鉚釘和難成形材料鉚釘的成形。本項目採用數值模擬與試驗研究方法，運用巨觀與微觀分析相結合的手段進行。建立了TA1鉚釘材料動態本構關係；實現了電磁鉚接過程電磁場與鉚釘變形鬆散耦合的數值模擬；獲得了鉚釘動態變形特性；研製了載入速率測試系統和低電壓鉚接原理樣機；掌握了各參數（電參數和工藝參數）對電磁場和鉚釘變形的影響規律；探索了不同載入方式下材料微觀組織的演變規律。研究結果表明：TA1為應變速率和溫度敏感材料，隨著應變率的增加，其屈服應力增加。隨著溫度增加，其屈服應力減小。考慮應變率和應變歷史對變形的影響，建立了修正的動態本構模型。建立的鬆散耦合模型能有效地解決電磁鉚接動態多場耦合問題，利用該模型能系統地研究各參數對電磁場和鉚釘變形的影響，指導工藝試驗。電磁鉚接動態變形過程主要可分為整體自由鐓粗和局部自由鐓粗過程，鐓頭變形可分為難成形區、小變形區和大變形區。鉚釘變形的關鍵在於控制鐓頭材料的軸向和徑向流動。在準靜態條件下，TA1鉚釘以位錯滑移的方式變形，其組織演化為晶粒碎化與動態回復交替進行的過程。在電磁鉚接條件下，TA1鉚釘以絕熱剪下的方式變形，絕熱剪下帶的演化過程為亞晶轉動動態再結晶過程。