单体种类对光固化增材制造5052铝合金的影响

针对光固化增材制造5052铝合金时存在的浆料不稳定、烧结体密度偏低和碳残留量较高等问题,研究了树脂单体种类对铝合金光固化增材制造的影响。结果表明,单体种类对光固化增材制造5052铝合金的成型工艺和烧结体性能具有重要影响。采用单体TMPTA或PEG400DA的铝浆黏度大于30 Pa·s,沉降时间大于120 h,成型的铝合金坯体结构完整但表面孔洞较多;采用单体PEG200DA或HDDA的铝浆黏度低于30 Pa·s,但沉降时间小于16 h,成型的铝合金坯体表面无孔洞但结构易残缺;采用单体PS-PCL的铝浆黏度低于30 Pa·s且稳定不易沉降,坯体表面无孔洞且结构完整。采用优选单体PS-PCL制备固含量55%铝浆,打印成型并烧结后,其相对密度大于95%,碳残留量相对较低(0.259 17%),断口烧结颈明显,硬度相对较高(29.94HV)。

5052铝合金板材渐进成形工艺参数双目标优化及试验验证

针对金属板材单点渐进成形工艺,选用具有较强成形性能的5052铝合金板材进行研究。基于Abaqus建立单点渐进成形有限元模型,以工具头直径、轴向进给量、板材初始厚度为研究变量,成形后圆锥台结构的最大Mises应力和最大减薄率为优化目标,设计了正交试验,并对每组参数进行模拟分析,采用田口分析和方差分析对工艺参数进行优化。优化结果表明,轴向进给量和板材初始厚度是对最大Mises应力影响的显著项,最终的优化工艺参数组合为工具头直径8 mm、轴向进给量0.5 mm、板材初始厚度0.5 mm,该工艺参数分析的圆锥台结构最大Mises为213.35 MPa,最大减薄率为38.32%。通过单点渐进成形试验进行验证,成形后的圆锥台结构表面质量较好,这也表明该工艺参数组合具备实际应用的可行性。

多道次拉伸和感应电流处理5052铝合金的力学性能和显微组织演变

提出一种多道次拉伸和感应电流处理(IEPT)相结合的复合成形方法,采用TEM和EBSD揭示感应电流对材料显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,采用4次拉伸5%和拉伸后放电,材料伸长率比原始材料增加145%。预拉伸试样经过IEPT处理后,强度下降、塑性提高,材料的位错密度下降,晶粒变形结构向亚结构转变,同时晶粒尺寸略有增加。感应电流减弱材料的各向异性,出现新的<111>//TD织构。电塑性效应和焦耳热效应的结合增强位错运动和空位移动。采用ANSYS软件模拟板料的温度分布,最高温度达到144.7℃。材料强度的理论计算结果与实验数据一致。

5052铝合金成形极限预测及数值模拟

基于Nakazima半球凸模胀形实验,利用有限元软件建立其简化模型。分析了润滑条件、冲压速度和凹模圆角半径对5052铝合金成形极限的影响。结果显示:随着摩擦因数的增大,成形极限曲线(FLC)向下偏移,表明理想的润滑条件有利于板材在复杂工艺下的成形;增大冲压速度也使FLC呈现下降的趋势,即在不考虑实际生产效率的情况下,降低冲压速度可以改善材料的延展性;而增大凹模圆角半径使FLC向上偏移,提高了板料的成形极限。将模拟结果与实验结果对比,两者较高的吻合度验证了有限元预测的可靠性。

自阻加热温度对5052铝合金板力学性能和组织的影响

通过扫描电镜、显微硬度、自阻加热拉伸实验等方法对自阻加热温度对5052铝合金板力学性能、组织和断口形貌的影响规律进行研究。结果表明,在25℃时5052铝合金板的抗拉强度、显微硬度、强塑积、变形抗力均最大,伸长率最小,随着自阻加热温度的逐渐升高,抗拉强度、显微硬度、强塑积、变形抗力均变小,伸长率变大。在350℃时伸长率为26%,抗拉强度为87 MPa。断口形貌有明显的韧窝,自阻加热温度从200℃到350℃,在断口表面有少许熔断的痕迹。随着温度的升高,韧性断裂明显,200~300℃时韧窝数量逐渐增多,韧窝深度增大,塑性提高。随着自阻加热温度的逐渐升高,5052铝合金组织中的β相熔入基体增加,β相减少,β相分布越来越均匀,纤维组织逐渐减少,塑性提高。

石墨烯添加量对5052铝合金力学性能的影响

以5052铝合金为基体,采用搅拌摩擦加工制备复合材料,研究了不同石墨烯添加量对复合材料中石墨烯的分散与复合材料力学性能的影响。结果表明,当石墨烯添加量不超过1.0wt%时,复合材料中石墨烯可实现较好地分散;随石墨烯添加量的提高,复合材料的显微硬度呈上升的趋势,当石墨烯添加量为2.0wt%时,复合材料的平均显微硬度为87.44 HV,较同等条件基体的显微硬度提高了64.3%;复合材料的强度呈先升后降的趋势,当石墨烯添加量为1.5wt%时,复合材料的屈服强度与抗拉强度分别为139.0 MPa和247.5 MPa,相比同等条件基体的屈服强度与抗拉强度分别提高了63.1%和24.5%。

5052铝合金本构模型和断裂模型研究

为了探究铝合金的成形性能,需要建立正确的材料模型以反映材料的变形行为和断裂现象,设计了单轴拉伸、平面应变和压缩3种各向异性试样以及两端缺口、中心圆孔和剪切3种断裂试样,结合数字图像相关法进行试验。基于试验和建模,标定了Yld2000-3d各向异性屈服准则、Swift-Voce硬化模型以及DF2014断裂模型。结果表明:5052铝合金具有明显的各向异性,采用Yld2000-3d各向异性屈服准则能准确表征铝合金的各向异性行为,Swift-Voce模型能准确预测缩颈之后的整段硬化曲线,利用DF2014断裂模型对5052铝合金的断裂行为进行预测,并结合有限元仿真得到断裂模型的参数,显示断裂模型能准确预测铝合金的断裂行为。

基于响应面法的5052铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数研究

目的 建立搅拌摩擦焊接工艺参数与焊接接头抗拉强度之间关系的响应曲面模型,并依此模型研究焊接工艺参数变化对接头抗拉强度所产生的影响,得到最佳工艺参数,提高焊接接头强度。方法 以5052-H112铝合金为研究对象,基于响应面法优化设计试验方法,以转速、焊接速度、轴肩压入深度为因素,焊接接头的抗拉强度为响应值设计试验,建立对应的响应函数与回归模型,对模型进行方差分析,根据模型得到最佳工艺参数值,并与试验结果作比较。结果 成功建立了响应模型,在分析模型和试验验证后发现,在选定的工艺参数范围内,当转速为737 r/min、焊接速度为60 mm/min、轴肩压入深度为0.3mm时,接头抗拉强度达到最优值227MPa。结论 通过响应面分析得到,转速和焊接速度对抗拉强度的影响最大,且两者交互作用显著,在给定范围内随着转速和焊接速度的提高,抗拉强度增大至峰值后下降,轴肩压入深度单独对接头抗拉强度的影响较小,其与转速交互影响显著。通过响应曲面法优化后的焊接工艺参数明显提高了5052-H112铝合金搅拌摩擦焊焊接头抗拉强度。

5052铝合金板材阳极氧化条纹的形成机理

针对5052铝合金板带材阳极氧化后出现表面条纹缺陷的现象,借助扫描电镜、光学显微镜等对缺陷的产生原因进行分析,并提出改善缺陷的措施.结果表明,表面条纹缺陷与第二相种类和尺寸、晶粒均匀性等密切相关.通过大幅降低Fe含量等措施可显著改善阳极氧化条纹缺陷.

在线细化及处理工艺对5052铝合金阳极氧化料材料线的影响

材料线是5052铝合金阳极氧化料的一个主要缺陷。通过对该合金产品缺陷的取样分析,发现缺陷为铸锭内部冶金质量所致。缺陷主要有两种,一种为氧化物夹杂,一种为钛硼化合物夹杂。根据缺陷分析结果,对形成该缺陷的原因进行了机理分析,其成因主要与熔体在线处理有关,包括细化剂的种类、用量、本身质量、在线除气装置中氯气的使用与否以及在线除气装置清理维护频次等有关。

退火工艺对铸轧5052铝合金组织和性能的影响

对铸轧5052铝合金板坯进行了的均匀化退火、中间退火和成品退火处理,通过能谱分析、组织观察、维氏硬度和力学性能测试,分析了不同退火温度和时间对合金显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,经580℃保温20 h均匀化退火后合金板坯的中间偏析得到有效减轻,组织均匀度得到提高。经420℃保温0.5 h中间退火后,合金板材的塑性得到恢复,利于进一步冷轧加工。对于冷轧板材进行340℃退火,保温1 h后组织处于平衡稳定状态,抗拉强度达到280 MPa,伸长率达到9%。

富铈混合稀土对5052铝合金流动性及净化效果的影响

采用扫描电镜和光学显微镜等研究了富铈混合稀土对5052铝合金铸造流动性及净化效果的影响。结果表明:在加入0.3%RE时,5052合金的流动性提高约60%;随着RE含量的增加,原晶界处呈针状及骨骼状的相显著减少,球状的含RE析出相逐渐形成,并呈点链状分布;RE含量进一步增加,形成的含RE析出相又转变为针状和多边形状;富铈混合稀土在983K能与铝熔体中的氢和氧化夹杂自发反应,使5052合金得到明显净化。

5052铝合金板材热轧过程塑性变形及应力分布的三维热力耦合模拟

对5052铝合金板材热轧过程进行了三维热力耦合模拟,综合考虑热轧过程中轧制速度、变形温度、道次压下量和摩擦系数等因素对热轧过程中轧件变形区内塑性变形和应力分布的影响,建立了多参数的热力耦合热轧模型。结果表明,在轧件变形区内,因加工硬化与动态软化的综合作用,其流变应力呈典型的动态再结晶特征。在变形区内轧件表面因金属流动剧烈,其等效塑性应变和应变速率远远大于轧件心部,塑性变形显著。轧制速度是轧件温度场分布最重要的影响因素之一,轧制速度越大,轧件的温升就越高;而温度是影响等效应力大小的主要因素,温度升高和应变速率降低都使得流变应力降低。

5052铝合金CO_2激光-MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响

以10 mm厚的5052铝合金为研究对象,研究CO2激光-MIG复合焊接工艺参数对其焊缝成形的影响规律。结果表明:焊缝熔深及熔宽随电弧电流的增加先增加后减少而后再增加,随激光功率的增加逐渐增加,随焊接速度的增加迅速下降;热源间距对焊缝熔深影响较大,对焊缝外观形貌影响很小。在He气中加入Ar气对改善焊缝表面成形和咬边等有明显的效果,随着加入的Ar气量增大,效果越明显;加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,过量反而降低焊缝熔深。激光功率低于1 500 W有轻微咬边,在2 500 W有激光"匙孔"现象出现;当焊接电流为130～145 A、激光功率为3.5～4.5 kW、焊接速度为1～2 m/min、离焦量为-1～0 mm、热源间距为2～3 mm、Ar气流量为5～15 L/min、He气流量为10～20 L/min时,得到较好的焊缝形貌及焊缝熔深。

模具结构对反复模压变形5052铝合金显微组织的影响

在自制的新型组合式模具上对商业5052铝合金板材进行两种不同结构模具下的反复模压变形,并用光学显微镜和透射电镜对变形合金进行显微组织分析。结果表明:限制模压(Constrained Groove Pressing,CGP)变形和非限制模压(UnconstrainedGroove Pressing,UGP)变形均能够有效细化5052铝合金,其平均晶粒尺寸随变形道次的增加而减小。在两种不同结构模具的反复模压变形下,5052铝合金呈现出不同的组织特征。经CGP变形后合金组织基本由破碎的等轴小晶粒构成,形成包含高密度位错的等轴状亚晶;而经UGP变形后,形成类似于冷轧变形金属组织的拉长晶粒和具有较大取向差的包含高密度位错的带状亚结构。与UGP相比,CGP更有利于晶粒细化和形成等轴晶粒。

冷轧CC5052铝合金板表层至中心层织构变化的X射线衍射分析

为了对铝合金板轧制技术发展提供依据,采用X射线衍射仪测试极图并使用专用软件计算织构的ODF,研究了热轧后经过454℃×4h预先再结晶退火处理的5052双履带连续冷却铸造铝合金板,进行不同变形量冷轧后自表层至心部层的织构分布状况。冷轧制后变形量小于40%的试样,存在织构强度由表层向中心层提高的变化梯度。变形量大于56.1%的试样,β织构的增加主要是来自剩余位向转变量随变形量的增加;主要织构β较强、Goss和剩余位向较弱,各层之间的织构状态接近。

退火工艺对5052铝合金板材力学性能和成形性能的影响

对5052铝合金板材进行了再结晶退火,通过组织观察、单向拉伸、杯突试验、筒形件拉深试验,分析了不同退火温度和保温时间对板材显微组织、力学性能和成形性能的影响。结果表明,经340℃保温1 h再结晶退火处理后,5052铝合金板材显微组织为均匀等轴晶粒;抗拉强度为181 N/mm2,伸长率达到22.36%,杯突值为7.59 mm,极限拉深比为2。显微组织、力学性能和成形性能的配合较好。

5052铝合金-HC420LA高强钢磁脉冲焊接接头盐雾腐蚀性能

对5052铝合金-HC420LA高强钢的磁脉冲焊接接头进行了盐雾腐蚀试验,揭示了磁脉冲焊接接头的腐蚀机理。研究结果表明,铝-钢磁脉冲焊接接头的力学性能在盐雾腐蚀环境中的退化较为明显,腐蚀首先从焊缝两侧尖端开始,当腐蚀时间达到48h时,焊接接头强度已下降为原来的20%。断口微观分析表明,钢较低的电化学电位加快了腐蚀,接头的腐蚀行为具有自催化作用。

热轧变形对5052铝合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射分析和拉伸实验等试验分析方法,研究不同热轧变形量(54%、75%)对5052铝合金微观组织和力学性能的影响。结果显示,变形量可显著影响5052铝合金的热变形组织及其力学性能。随着轧制变形量的增加,晶粒被显著拉长,晶界处粗大第二相沿晶界被拉长,甚至被破碎。但是其第二相的组成并没有随着轧制变形量的增加而变化,铸态和轧制态的5052铝合金均由α-Al、Al82Fe18和Mg2Si三相组成。同时随着轧制变形量的增加,其综合力学性能提高,即沿轧制方向且轧制量为75%时的5052铝合金呈现出最优的综合力学性能。

5052铝合金大卷材生产工艺研究

研究了5052铝合金大卷材的退火温度、保温时间对其组织与性能的影响,确定了5052铝合金O、H24状态卷材退火热处理工艺制度。试验结果表明,按所制定的退火制度生产的产品的性能指标达到GB/T3880-1997标准规定值。