基于GA-BP神经网络的喷射成形锭坯形貌调控技术

随着现代技术的发展,在汽车和航空航天等领域都在追求材料的轻量化,而材料的高强度高韧性是轻量化的基础。7000系铝合金(Al-Zn-Mg-Cu系铝合金)具有高强度、高硬度、良好的耐腐蚀性能等优点,其中7055铝合金是所有铝合金中强度最高的。喷射成形工艺是7055铝合金常用的制备方法。铝合金锭坯在沉积过程中的稳定生长是喷射成形工艺制备形貌一致、沉积质量均匀的大规格锭坯的基础。受喷射成形过程中众多工艺参数变化的影响,现有的理论模型难以满足实际生产过程中质量控制要求。文中通过所采集的喷射成形过程工艺历史数据与锭坯沉积表面直径的相关性分析,结合BP神经网络与遗传算法,构建锭坯直径的GA-BP神经网络预测模型及生长速度调控模型;根据工艺参数的实时波动,计算直径变化量,作为输入层导入经过训练的速度调节神经网络模型,对沉积基底的升降速度进行优化调控,使得锭坯沉积生长形貌均匀稳定。最后采用该方法对锭坯沉积生长速度调控工艺进行实验分析。结果表明,通过该工艺参数优化方法制备的大规格锭坯直径尺寸偏差在5%以内,验证了生长速度调节的可行性。

高硅铝合金粉尘云燃爆特性研究

通过开展硅质量分数25%高硅铝合金粉尘燃爆特性研究,揭示了硅质量分数25%高硅铝合金粉尘的最小点火能、最低着火温度、爆炸下限和最大爆炸压力。研究结果表明,在实际生产中要防止高硅铝合金粉尘云与雷电、静电、生产中摩擦或碰撞所产生的火花等能量源接触,避免达到高硅铝合金粉尘云的最小点火能0.1~0.2 mJ而引发爆炸事故;要防止出现明火与发热设备热表面温度达到高硅铝合金粉尘云最低着火温度960℃;对高硅铝合金生产场所、工艺设备等进行抗爆设计时,约束爆炸压力措施承受最大爆炸压力的冲击至少要在0.525 MPa或以上。

喷射成形7055铝合金摩擦焊焊接接头结构与性能

采用连续驱动摩擦焊方法对喷射成形7055铝棒进行了摩擦焊接试验,并对焊接接头的宏观形貌、微观组织和性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头的热输入量对于接头外观成形影响较大,当转速为1470r/min时,采用一级时间5s,二级位移2mm,顶锻时间5s,一级压力、二级压力和顶锻压力分别为1MPa、4MPa和4MPa的参数进行焊接时能获得外观成形良好、性能优良的的焊接接头。根据接头明显的区域特征可将其分为四部分:WZ、HMAZI、HMAZII和HAZ;在WZ区、HMAZI区和HMAZII区均发生了动态再结晶,组织致密,晶粒细小;硬度最高区域为HMAZI区,可达原始材料的85%左右;接头导电率可以达到原始材料的水平。

回归再时效对喷射成形7055铝合金组织和力学性能的影响

材料经过热挤压和双级固溶处理后,在不同的回归再时效工艺条件下进行了回归再时效处理,测试了时效态合金的抗拉强度、屈服强度、硬度和导电率,并观察其显微组织,研究回归温度和时效对合金组织和性能的影响。结果表明:采用温度160℃回归3 h的回归再时效处理可以使试样抗拉强度达到695 MPa,屈服强度达到680 MPa,硬度达到224.08 HV,导电率达到29.66%IACS。

喷射成形Al-25Si-4Cu-Mg合金过喷粉末特性研究

采用粉体物性测定仪、激光粒度分析仪、扫描电镜和X射线衍射,并通过20 L球形爆炸实验,系统地对Al-25Si4Cu-Mg合金过喷粉末的流动性能、粒径分布、形貌特征、物相组成及粉尘燃爆特性进行了观察和实验分析。研究结果表明,过喷粉末中主要元素含量波动小且与理论成分较为一致,振实密度达到材料理论密度的69.12%。真空封装条件下氧含量小于0.01%,粉末粒径呈正偏态分布,小尺寸颗粒占比较大,中值粒径30.20μm。颗粒主要呈球形或类球形,球形度和表面光滑度随其粒度变小而提高,部分大颗粒表面存在卫星粉。粉末主要物相为α-Al、β-Si、θ相(CuAl_(2))和Q相(CuMgSiAl)。粉尘云的最低着火温度达到960℃、最小点火能达到0.1 mJ时将引发爆炸,产生的最大爆炸压力在0.525 MPa以上。

Cu含量对喷射成形7055铝合金微观组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、冲击试验以及微观组织观察试验,分析降低Cu含量对喷射成形7055铝合金强度、断裂韧性和微观组织的影响。力学性能试验表明,7055铝合金中Cu的质量分数由2.55%降低到2.17%时,对其强度和伸长率影响不大,但Cu含量降低后合金的断裂韧性显著提高。微观组织分析表明,Cu含量降低前晶界上存在粗大的Al_7Cu_2Fe相,Cu含量降低后晶界上的粗大析出相明显减少;断口分析表明,Cu含量降低前拉伸断口中存在较多的Al_7Cu_2Fe第二相,Cu含量降低后Al_7Cu_2Fe第二相明显减少。

喷射成形7055铝合金锻件的高温力学性能

对喷射成形7055铝合金挤压棒材进行自由锻造及T74热处理(450℃/3 h+475℃/3 h固溶,120℃/8h+160℃/24 h时效),然后分别在室温下、以及加热到100,125,150,175和200℃下保温30 min后进行拉伸试验,待试样冷却到室温后,测定其电导率,观察其金相组织与拉伸断口形貌,研究7055铝合金锻件的室温与高温力学性能以及温度对合金组织的影响。结果表明,热处理后的7055铝合金锻件组织均匀、晶粒细小,并且具有较好的高温稳定性。合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为632 MPa和607 MPa,伸长率为14.5%。随温度从100℃升高到150℃,合金电导率基本不变,合金的强度小幅下降;当加热温度从150℃升高到200℃时,电导率显著降低,强度大幅下降。合金的伸长率随温度升高而提高。在200℃下合金的抗拉强度和屈服强度分别为349MPa和335 MPa,伸长率为20%。在100~200℃温度范围内表现出塑韧性断裂特征。