剪切/振动耦合作用下半固态金属强流变成形-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

剪切/振动耦合作用下半固态金属强流变成形

项目名称：剪切/振动耦合作用下半固态金属强流变成形
项目类别：重点项目
批准号：51034002
申请代码：E041604
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2014-12-31

项目负责人：管仁国
负责人职称：教授
依托单位：东北大学
批准年度：2010

中文摘要：

面临节能、节材与环保重大问题，开发优质薄带材短流程生产技术具有重大意义。半固态流变轧制是当今国际金属成形领域前沿技术，被誉为21世纪最具有应用前景的绿色加工技术。该技术经济成本高、难度大成为制约其应用的重要瓶颈，成为国际重点攻关课题。本项目首次提出波浪型倾斜板振动技术与孔型轧制技术有机结合，采用剪切/振动耦合场制备半固态有色金属浆料，浆料直接进入由凸-凹辊组成的封闭孔型中强制轧制成形，开发高效、低成本薄带材短流程流变成形技术。主要研究强流变成形过程中热/流耦合场，流变动力学，熔体凝固与组织演化机理，工艺技术参数对成形稳定性及带材质量的影响规律，通过工模具和工艺条件优化，制备组织性能优良的铝、镁合金薄带材，获得具有自主知识产权的优质薄带材的短流程流变生产技术，对节能环保、推动国民经济可持续发展具有重要现实意义。研究涉及流体力学、凝固理论、塑性加工等学科知识，具有重要的科学意义。

中文主题词：半固态；有色金属；流变成形；凝固；短流程

英文摘要：

semisolid；non-ferrous metal；rheoforming；solidification；short process

英文主题词： semisolid；non-ferrous metal；rheoforming；solidification；short process

结论摘要：

圆满完成了项目任务书中的研究计划，达到研究目标，获得主要成果如下 (1)获得了强流变成形过程中热/流耦合场分布规律。 (2)建立了强流变成形过程中流变动力学模型。 <1>建立了剪切/振动作用下熔体处理过程流动剪切本构模型。 <2>建立了半固态合金强流变轧制成形过程中流动剪切本构模型。 <3>建立了半固态合金强流变轧制成形过程中单位轧制压力分布数学模型。 (3)研究了剪切/振动耦合作用机制，揭示了强流变成形过程凝固规律与组织演化机理。 <1>建立了剪切/振动耦合作用下熔体传热与冷却速率计算模型。 <2>建立了剪切/振动耦合作用下金属凝固形核率模型。 <3>建立了倾斜板熔体处理过程中固相率计算模型。 <4>获得了强流变轧制成形过程中组织演化机理。 (4)建立了剪切/振动耦合作用下强流变轧制实验装备，获得了工艺技术参数对成形稳定性及带材质量的影响规律。 <1>建立了剪切/振动耦合作用下强流变轧制实验装备。 <2>获得了工艺技术参数对成形稳定性及带材质量的影响规律。 (5)优化了工艺参数，制备了组织性能优良的铝、镁合金板带材。 (6)利用强流变轧制成形方法制备了综合性能优良的镁合金生物板材。 <1>制备了组织性能优良的新型镁合金生物板材。 <2>揭示了镁合金生物板材在SBF溶液中的降解规律。 <3>揭示了镁合金生物板材的生物相容性。研究成果的主要亮点在于在国际上首次提出了剪切/振动耦合作用下金属强流变轧制成形的学术思想；并建立了较为系统的剪切/振动耦合作用下金属流动、传热、凝固与流变成形理论；建立了实验装置，优化了铝、镁合金板带材制备工艺参数，获得了比同类制品力学性能更高的合金板带材。丰富和完善了金属流变成形理论，推动了金属短流程加工技术的发展。发表标有资助号的成果论文51篇，SCI/EI收录29/36篇；资助出版著作1部；获得授权的国家发明专利3项，实用新型专利1项；获辽宁省科技进步二等奖1项等；培养中青年学术带头人3名，优秀青年科学基金获得者1人，研究生毕业10名；参加国内外学术会议4次，做邀请报告4次，担任大会和分会主席1次，外国专家来华访问交流6人次。

成果综合统计