电弧增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的研究

使用CMT-PADV、CMT-ADV和CMT-P三种电弧模式电弧增材制造(WAAM)了Al-Zn-Mg-Cu合金直壁墙,探究了不同电弧模式对直壁墙显微组织和力学性能的影响。结果表明,三种电弧模式下的WAAM直壁墙均由粗大柱状晶构成,晶界上分布着连续的Mg(Al,Zn,Cu)_(2)共晶相,并且气孔率较高。粗大的柱状晶和晶界上连续的共晶相使直壁墙水平方向的拉伸性能,尤其是延伸率较差,并且其拉伸试样的断裂行为以沿晶断裂为主。CMT-PADV模式下直壁墙水平方向的拉伸性能最好,主要原因是该模式下直壁墙的气孔率最低,且柱状晶生长方向与拉应力方向的夹角最小。

微观组织特征对服役6N01-T6铝合金材料力学性能的影响

为了掌握车体结构材料长期服役后性能的变化规律以及综合评估服役车体的可靠性,本研究对两种服役不同里程的6N01-T6铝合金车体侧墙型材(型材A和型材B)进行取样,测试了拉伸性能和疲劳性能,并结合微观组织表征结果,分析讨论了微观组织特征对长期服役铝合金侧墙型材力学性能的影响。结果表明,型材A横断面微观组织为均匀粗大等轴状晶,针状析出相粒子长度约为60 nm;型材B横断面的表层为粗大等轴晶,心部为细长纤维状晶,针状析出相粒子长度约为35 nm。型材A拉伸试样的平均屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为254 MPa、277 MPa和7.8%;型材B拉伸试样的平均屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为247 MPa、282 MPa和11.2%。在可靠度为97.5%、置信度为95%的条件下,型材A和型材B的疲劳极限分别为81.6 MPa和101.7 MPa,微观组织特征差异是导致长期服役后两种型材延伸率和疲劳性能存在明显差异的主要原因。

轴向超声振动对搅拌摩擦焊过程中金属流动行为的影响

以7N01-T4合金作为实验材料,采用标识材料示踪法,进行了搅拌摩擦焊(FSW)和超声辅助搅拌摩擦焊(UAFSW)对比实验,重点研究了轴向超声振动与搅拌针螺纹耦合作用下搅拌区(SZ)金属的流动行为。结果表明,施加轴向超声振动没有改变SZ金属沿焊接方向的宏观流动行为(如弧纹间距保持不变),但加剧了轴针影响区(PDZ)金属沿板厚方向的环形涡流运动,同时超声作用下轴肩与搅拌针端部的高频锻压作用促进了轴肩影响区(SDZ)和涡流区(SWZ)金属的流动。在分析轴向超声振动条件下搅拌针周围金属受力状态基础上,提出了微区"抽吸-挤压"效应模型,解释了轴向超声振动提高SZ金属流动能力的本质。当采用有螺纹的搅拌针焊接时,轴向超声振动与搅拌针螺纹的耦合作用所产生的微区"抽吸-挤压"效应导致SZ金属流动能力显著提高。当采用无螺纹的搅拌针焊接时,施加轴向超声振动显著降低搅拌针对SZ金属的剪切作用,导致SZ的金属流动能力减弱,更容易形成焊接缺陷。