固溶处理对喷射成形7055铝合金组织及性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、常温拉伸、剥落腐蚀试验等研究了固溶处理对喷射成形7055铝合金组织和性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中粗大第二相面积分数逐渐减小,AlZnMgCu相和Al_(2)CuMg(S)相基本回溶,只残留少量的Al_(7)Cu_(2)Fe相,亚晶尺寸和再结晶面积分数随着固溶温度的升高和固溶时间的延长而增大,导致抗拉强度先增大后减小。合金经470℃固溶处理2 h+时效处理后,抗拉强度、伸长率和剥落腐蚀性能分别为613.4 MPa、8.9%和EB+级。喷射成形7055铝合金的静态再结晶机制包括“原有晶界弓出机制”和“亚晶合并机制”。

热锻对喷射成形7055-T6合金组织和性能的影响

以喷射成形7055-T6铝合金为对象,借助万能力学试验机、电化学工作站、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段研究热锻对挤压合金显微组织与性能的影响。结果表明:挤压合金的纵向抗拉强度为705 MPa,屈服强度为665 MPa,断口形貌表现为沿晶断裂,而锻造后合金的抗拉强度、屈服强度分别下降了33 MPa和34 MPa,但伸长率、硬度和导电率均有所上升,断口形貌表现为韧性断裂;挤压合金晶粒较均匀,组织有方向性,但热锻后合金部分晶粒长大合并,部分晶粒破碎;合金晶界析出相中的主要元素含量均比基体高,且热锻后合金晶界析出相中的Mg、Zn元素含量降低,Cu元素含量升高;合金经峰值时效后,晶内GP区和η′析出相为主,晶界析出相近似连续分布,导致合金耐蚀性不好;锻造后晶界和晶内析出相均长大粗化,使得合金强度下降,耐蚀性提高。

热变形对喷射成形7055铝合金挤压板微观组织的影响

通过单道次热压缩实验和Deform有限元模拟相结合的方法,研究了喷射成形7055铝合金挤压板在300~450℃、0.01~25 s^(−1)范围内的热变形行为。结合热压缩实验获得的热加工图、Deform模拟热压缩过程获得的真实应变和损伤分布以及计算出的几何必需位错(GND)和形变储能,综合分析了合金在热变形过程中的微观组织演变。结果表明:安全加工区位于低应变速率区,其中高温低应变速率区域(400~450℃,0.01~1.0 s^(−1))为其最适宜热加工条件,在该区域热加工后,功率耗散系数(η值)最大,损伤值最低。失稳区集中在高应变速率区域(即1.0~25 s^(−1)区间内),该区域具有最大的损伤值并易于开裂。此外,针对因挤压板在失稳区热加工后表层和中心样品在后续470℃/2 h固溶处理过程中出现的粗晶和晶粒异常长大问题,设计了在热变形前进行慢速升温长时热处理的工艺方案,并讨论了相关的再结晶行为。该热处理制度可以有效降低挤压板中的残余位错密度和形变储能,且在慢速升温过程中析出的大量Al3Zr粒子具有钉扎晶界、降低界面迁移率和阻碍位错运动的作用,从而抑制了热变形后板材在固溶处理过程中的静态再结晶。

喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了7055铝合金的大规格喷射成形锭坯。通过显微组织分析和力学性能测试，研究工业规格喷射成形7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响。结果表明，喷射成形7055铝合金锭坯规格可达d260mm×1600mm，晶粒为等轴状，粒度宏观均匀，主要在20-30μm，组织无明显宏观偏析，锭坯致密度达到98．2％。喷射成形态材料的T6态σb为500-543MPa，显示控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越。喷射成形锭坯经过小挤压比变形后达到全致密，大规格产品的T6态纵向σb提高到745MPa，δ为12．8％。

喷射成形7055铝合金的应力腐蚀性能研究

以喷射成形7055铝合金为研究对象,通过室温拉伸、光学显微镜和扫描电镜等分析方法,研究了载荷应力和浸泡时间对7055铝合金腐蚀性能的影响。研究结果表明,随着应力载荷的提高、腐蚀时间的延长,试样的强度并未出现明显的下降,但材料的塑性明显降低。腐蚀应力越接近材料的屈服强度,塑性下降越明显,抗拉应变和延伸率均降低,在腐蚀液中,极化曲线测试也表现出同样趋势。试样表层部分区域有明显的点蚀和晶间腐蚀空洞。拉伸时,腐蚀缺口处会产生明显的应力集中成为起裂源,导致材料塑性下降,从拉伸断口分析可知,断口边缘被腐蚀区域为明显的沿晶断裂。

7055喷射成形高强铝合金激光焊接头组织及性能

采用激光焊接对2 mm厚喷射成形的7055-T76511铝合金进行焊接试验。通过显微硬度和拉伸试验测试焊接接头的力学性能,通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、背散射电子衍射技术（EBSD）以及X射线衍射（XRD）分析焊接接头的微观组织。结果表明,7055铝合金激光焊接头无明显的软化区,焊缝显微硬度最低,约为130-140 HV,接头的抗拉强度372 MPa,伸长率4.1%。焊缝组织有明显的三个区（热影响区、熔合区和焊缝区）。热影响区组织是产生了部分再结晶的等轴晶粒;熔合区由于非均匀形核形成了等轴非枝晶区（non-dendritic equiaxed grain zone,EQZ）,晶粒尺寸3-8μm;焊缝区靠近熔合线为柱状枝晶,中心为胞状枝晶。

喷射成形7055铝合金FSW焊工艺与性能

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为4 mm的喷射成形7055铝合金板进行焊接试验.分析了焊接速度和旋转频率对接头力学性能的影响,对焊缝的显微组织和断口进行了微观分析.结果表明,当焊接工艺参数选择合适时,可得到外形美观,无缺陷的焊缝.另外焊接接头力学性能与焊接工艺参数存在一定的关系,在旋转频率为1 000r/min,且焊接速度为100 mm/min时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度可以达到455MP,断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂;焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶;焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱环节.

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。

喷射成形7055铝合金搅拌摩擦焊的焊缝组织与力学性能

采用全自动控制的往复喷射成形工艺批量生产大规格的7055铝合金锭坯,对喷射成形7055铝合金板材进行搅拌摩擦焊。通过对搅拌摩擦焊塑性连接时的焊缝成形、焊缝组织及力学性能进行研究,实验结果证实:用搅拌摩擦焊焊接4 mm厚的7055铝合金板材,选用合适的工艺参数,可获得外形美观、组织无缺陷、无变形的焊缝。焊缝各区域的组织有明显特征,力学性能测试表明,焊缝的抗拉强度为457 MPa,是母材抗拉强度的77%以上,远高于熔焊焊缝的强度,断裂位置位于热影响区。焊缝经T6热处理后,抗拉强度下降到401 MPa,但伸长率由2.58%显著上升至6.42%。

基于BP人工神经网络喷射成形7055铝合金的本构模型

基于Gleeble热力模拟技术对喷射成形7055铝合金的高温流变应力特征规律进行研究,并构建耦合应变量的唯象型Arrhenius本构方程用以预测合金的流变应力,同时基于BP人工神经网络构建该材料的神经网络型本构方程对比预测流变行为。结果表明:喷射成形7055铝合金的流变应力状况受变形参数的影响较为显著,与变形温度呈负相关,并与应变速率呈正相关。利用两类本构模型预测该合金的流变应力,其中唯象型Arrhenius本构方程的平均相对误差δ值大于2%,该模型的预测误差随变形温度升高呈上升趋势,且在热加工温度区间下(450℃左右),平均绝对误差及平均相对误差达到峰值,较难精准预测该变形区间内合金的流变应力特征。而BP人工神经网络模型的预测准确度更高,平均相对误差δ值仅为0.813%,且具有较高的温度稳定性。

时效制度对喷射成形7055铝合金抗应力腐蚀性能的影响

对喷射成形7055铝合金分别进行T6时效和双级时效处理,然后在空气和3.5%NaCl溶液中进行慢应变速率拉伸实验,测定时效处理后合金的电导率,用扫描电镜观察合金的断口形貌。研究7055铝合金在T6及3种不同双级时效态下在空气和3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为。结果表明:7055铝合金只在一定的应变速率下应力腐蚀敏感性明显;相同时效制度下,4种应变速率(1.3×10 6,0.8×10 6,0.5×10 6和0.2×10 6s 1)中,应变速率为0.5×10 6s 1时应力腐蚀敏感性大;T6态合金的抗应力腐蚀性能最差,二级时效时间达到15 h后合金对应力腐蚀不敏感;应变速率为0.5×10 6s 1时,喷射成形7055铝合金的应力腐蚀断口的断裂方式为准解理断裂,在惰性介质中慢应变速率拉伸断口断裂方式为韧窝断口。

时效制度对喷射成形7055铝合金机轮轮毂锻件性能的影响

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备直径为495 mm的大规格7055铝合金锭坯,经热挤压、2次锻压成形和双级固溶处理后,分别进行T76(120℃/6 h+160℃/8 h)、T74(120℃/6 h+160℃/18 h)和T73(120℃/6 h+160℃/30 h)双级时效处理,测定时效态锻件各取样部位的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和电导率(γ),并与单级时效T6态(120℃/24 h)的锻件进行对比,研究时效制度对轮毂锻件各取样部位性能和断裂方式的影响。结果表明,随二级时效时间延长,锻件的抗拉强度与屈服强度均降低,屈强比也略有降低,但断裂韧性提高;在T74和T73时效状态下试棒拉断后为典型的韧性断裂;随二级时效时间延长,锻件的断裂韧性和电导率均呈升高趋势,并改变T6态下的脆性断裂特征,满足机轮的应用要求。

时效制度对工业规格喷射成形7055铝合金组织和性能的影响

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备大规格7055铝合金锭坯。锭坯经热挤压和双级固溶处理后,在不同时效工艺条件下进行双时效处理,测定时效态合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)、伸长率(δ)、硬度(HRB)和电导率(γ),并观察其微观组织,研究时效制度对合金组织和性能的影响,并与120℃/24 h单级时效的合金样品进行性能对比。结果表明,锭坯经120℃/24 h时效处理后获得最高强度,抗拉强度(σb)高达725 MPa,屈服强度(σ0.2)为685 MPa,伸长率(δ)10.0%,硬度为96 HRB,电导率为30%IACS;双级时效后获得较好的塑性和抗应力腐蚀能力,但强度较低,且随着二级时效温度升高和时效时间延长,合金强度下降,伸长率增加,电导率提高。通过对正交实验结果进行分析,确定最佳双级时效处理工艺为:120℃/8 h+170℃/8 h,其综合性能最佳,σb、σ0.2和δ分别达到659 MPa、630 MPa和11.7%,硬度和电导率分别为95 HRB和39%IACS。与单级时效处理相比,电导率提高30%,抗应力腐蚀性能显著改善。

7055-T7751铝合金超声喷丸成形数值仿真与试验研究

为探究不同超声喷丸参数对7055-T7751铝合金板件曲率变形、表面形貌以及残余应力分布的影响规律,基于ABAQUS软件建立了三步法有限元仿真模型,简化了超声喷丸成形过程,并通过铝合金试样的超声喷丸成形试验,研究了喷丸时间、真空试验环境等因素对板件成形结果的影响,进一步探究了喷丸处理后试验件表面微观形貌和残余应力的分布情况。实验结果表明,在板件成形过程中,超声喷丸能够在板件内部形成有效的压缩残余应力分布,对表面形貌也具有一定的改善效果。但是,喷丸成形存在一定的饱和喷丸时间,达到饱和喷丸时间之后的成形效果不会发生显著变化。本文提出的数值仿真模型与试验结果为研究航天飞行器壁板超声喷丸成形工艺提供必要的基础支持。

喷射成形7055铝合金MIG焊接头组织与力学性能

对喷射成形和热挤压工艺制备的7055铝合金进行MIG焊焊接试验。对焊接接头组织及其力学性能进行了研究,试验结果表明:焊缝组织主要为树枝状晶,熔合区靠近焊缝一侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为等轴晶,热影响区为粗大的等轴晶组织;接头的抗拉强度为112.5 MPa,焊接系数约为0.68;拉伸断口扫描观察显示,接头的断裂特征呈现为韧性断裂和脆性断裂。

喷射成形7055铝合金薄板搅拌摩擦焊研究

针对1.2 mm厚喷射成形7055-T74铝合金薄板,开展搅拌摩擦焊对接的正交试验。以焊缝成形质量和接头性能为评价依据,优化搅拌头和焊接工艺,并对优选条件下的焊接接头微观组织和显微硬度进行分析。结果表明,当选用轴肩直径为Φ8 mm、轴肩形貌为双圆环的搅拌头和旋转速度为800 r·min^-1、焊接速度为200 mm·min^-1的焊接工艺参数时,焊缝表面无缺陷,内部质量满足HB/Z 416标准I级焊缝要求;焊接接头的抗拉强度为495.7 MPa、达到母材的83.5%,断后伸长率为4.47%,拉伸断裂发生在后退侧,拉伸断口具有韧性断裂的特征;热机影响区组织发生拉长弯曲,焊核区发生了再结晶,组织为更加细小的等轴晶;焊接接头的硬度分布曲线近似于"W"形,硬度最高点在焊核区,最低点在后退侧的热影响区。

不同焊丝对喷射成形7055铝合金焊缝组织与力学性能的影响

对用喷射成形工艺制备的7055铝合金采用不同焊丝进行MIG焊焊接试验,对焊接接头组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:ER4043焊丝焊接接头硬度为200 HV,接头抗拉强度为145 MPa,伸长率为2.23%;焊接接头主要以等轴晶为主,焊缝区为等轴晶和树枝状晶,熔合区和热影响区主要为等轴晶组织,断口为解理断裂。ER5356焊丝焊接接头硬度为90 HV,接头抗拉强度为190 MPa,伸长率为2.92%;焊接接头主要以柱状晶为主,焊缝区、熔合区主要为柱状晶组织,热影响区为粗大的等轴晶,断口为疲劳断裂形式。

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7055铝合金热变形行为模拟

为研究喷射成形7055铝合金的热变形行为,在应变速率为0.001~5 s-1、变形温度为300~450℃、工程应变量为50%条件下,在Gleeble-3500热-力模拟试验机上进行热压缩实验。结果表明：喷射成形7055铝合金的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度升高而减小。在应变速率为5s-1时由变形热引起的温升达25℃,经修正流变应力比实测值增高20 MPa。采用包含Z参数的Arrhenius双曲线正弦本构方程可准确描述喷射成形7055铝合金的热变形流变应力行为,变形激活能为146.91 k J·mol-1。所建本构方程的平均相对误差（Er）为2.89%,说明可准确预测喷射成形7055铝合金的热变形流变应力。

时效对挤压态喷射成形7055铝合金组织与性能的影响

采用拉伸实验、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等研究了3种不同时效工艺对挤压态喷射成形7055铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铝合金的晶粒细小,组织均具有方向性;Cu元素在晶界和第二相中的含量都比晶内的高;但经T6峰值时效处理后,合金出现部分沿晶脆性断裂区域,其抗拉强度达到705 MPa,断裂伸长率达到11.5%;经T76过时效处理后,合金沿晶脆性断裂区域减小,合金的抗拉强度达到659 MPa,伸长率为10.9%;经T74过时效处理后,韧性进一步改善,其抗拉强度为640 MPa,伸长率为15.3%。