铝合金6082T6中的疲劳不扩展裂纹

铝合金6082T6作为一种常用的航空材料具有很好的力学性能,使用这种材料对疲劳不扩展裂纹进行了研究。试样形状为单边缺口拉伸试样,并在裂纹尖端使用数控机床钻直径为1mm的止裂孔。通过分析可得:疲劳不扩展裂纹可以通过对试样几何尺寸的合理设置得到。在设计中可以在疲劳构件容易萌生裂纹的部位预留出不扩展裂纹的容许长度,从而更大限度的提高构件的寿命可靠性,并且可以抵抗一定程度的外界不确定载荷的冲击影响,减少在裂纹维修或检查间隔期间的裂纹扩展风险。

铝合金6082-T6搅拌摩擦点焊接头力学性能

针对2mm厚的6082-T6铝合金进行无匙孔搅拌摩擦点焊搭接实验,通过正交试验方法得到最优点焊工艺参数;并对焊接接头进行剪切断口扫描分析和显微硬度测试.结果表明:搅拌摩擦点焊的最优工艺参数为搅拌头转速1 400r/min,搅拌针停留时间16s,搅拌头后退时间5s,接头剪切载荷最大值可达7.89kN;焊接接头的搅拌区显微硬度较高,热影响区的显微硬度较低;焊接接头剪切断口的断裂形式为混合断裂.

6082铝合金汽车法兰挤压铸造数值模拟及试验验证

对挤压铸造6082铝合金汽车法兰件进行了不同挤压铸造工艺参数的数值模拟,并预测了缩松缩孔缺陷产生的位置。结果表明:各参数下的汽车法兰件充型完整,保压过程中由于三个凸台对应的部位壁厚大,该处最后凝固;保压结束后,模具承压部位温度明显高于其他部位,温度分布表现出不均匀性,在实际压铸过程中应当注意防护以免模具损伤。缩孔缩松位置主要出现在三个凸台对应的厚壁位置,与温度场结果一致。成形试验获得了优良的铸件,表明数值模拟结果准确、可靠。

6082-T6铝合金构件及其超大跨空间结构的受力性能与设计方法

针对6082-T6铝合金,从材料力学性能、轴压与偏压构件稳定承载力、受弯构件受力性能方面进行了系统试验和数值仿真研究;建立了国产铝合金构件试验数据库,评估了中、欧、美规范及DSM、CSM共5种设计方法的可靠度水平;对6082-T6铝合金圆管及泡沫铝填充复合管开展侧向冲击试验与数值仿真研究,提出了构件动态响应计算方法,并建立了冲击下构件变形的预测方法;针对超大跨度铝合金巨型网格结构开展了探索性研究,提出了适用于超大跨度结构的新型节点形式及稳定受力性能分析。研究成果将对6082-T6铝合金构件及结构在工程中的推广应用、提升结构的承载与抗冲击防御能力提供依据与技术支撑。

Y对6082铝合金铸轧板微观结构及性能的影响

本工作研究了添加微量Y元素对双辊铸轧6082铝合金微观组织及力学性能的影响。设计不同含Y量,使用双辊铸轧机制备6082铸轧板材,采用X射线衍射、金相显微观察、扫描电子显微分析等手段,研究了合金中Y对6082铝合金铸轧板组织及性能的影响。结果表明:Y元素有明显的细化效果,Y含量为0.35%(质量分数,下同)时,板材边部和心部平均晶粒尺寸达到最小,分别为30.9μm和25.7μm,且此时板材性能最好,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为200.5 MPa、129.9 MPa和14.9%。继续添加Y,组织中的杂质相和稀土化合物显著增加,材料的塑形大幅降低。经分析,Y元素偏聚于晶界,形成的Al_(3)Y、Y_(5)Si_(3)等化合物不仅可抑制晶界的迁移,起到一定的细化作用,还能改善晶界上粗大的共晶相,Y与合金中的Fe元素发生交互作用,使组织中脆性针状富铁相向颗粒状转变,改善合金的塑性。

预变形对6082铝合金人工时效性能的影响

探究了预变形对6082铝合金时效析出行为及力学性能的影响。采用万能试验机测试材料的力学性能,通过扫描电镜观察拉伸断口形貌,使用光学显微镜和透射电镜表征微观组织。结果表明:当预变形量为4%时,6082铝合金的屈服强度和抗拉强度达到峰值,分别为324和369 MPa,随预变形量的继续增大逐步下降。6082铝合金的伸长率随着预变形量的增大而不断下降。经不同热处理和预变形的6082铝合金在常温拉伸条件下均表现出韧性断裂。随着预变形量增加,断口处的韧窝尺寸变小,韧窝变浅。预变形有利于析出相的析出,当预变形量为4%时,析出相分布密度最大,尺寸细小。随着预变形量继续增加,析出相分布不均,且尺寸出现粗化,材料的强度和塑性均下降。

6082-T1铝合金的热变形行为及组织演变

为了深入探究6082-T1铝合金热变形的微观机制,如动态再结晶过程的微观机制、晶粒细化行为以及其对最终材料性能的影响,采用Gleeble-1500热模拟试验机对6082-T1铝合金进行热压缩试验,研究了合金在变形温度420~510℃,应变速率0.1~10 s^(-1)条件下的热变形行为,基于Arrhenius双曲正弦本构关系建立本构方程,基于动态材料模型建立了热加工图,并研究了微观组织演变规律。结果表明,6082-T1铝合金在合适变形温度区间中,随着温度升高,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,为再结晶提供形核场所,从而增加再结晶晶粒的含量,再结晶的形核和长大消除了合金的晶格畸变,晶粒取向更有利于滑移,从而导致变形抗力减小。

挤压态6082-T6铝合金的高温拉伸力学性能及微观组织

通过Gleeble3500热模拟试验机研究了变形温度和应变速率对挤压态6082-T6铝合金高温拉伸力学性能的影响,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了合金在高温拉伸过程中的微观组织演变。结果表明:在恒定的应变速率下,挤压态6082-T6铝合金的拉伸强度随着拉伸温度的升高而下降;在恒定的拉伸温度下,其拉伸强度随着应变速率的升高而上升。挤压态6082-T6铝合金在高温(300~450℃)拉伸条件下表现为韧性断裂,在较高的变形温度和较低应变速率条件下,合金的韧窝增大且更深,表现出较好的塑性。在高温变形过程中,随着拉伸温度的升高,合金内部的位错密度下降,并出现了析出相粗化现象,导致合金的变形抗力下降。

6082铝合金冷塑性流变行为及数值模拟研究

进行了常温单向拉伸试验、硬度测试和金相试验,研究了6082铝合金冷塑性变形行为。通过对拉伸后试样的断后伸长率和断面收缩率进行研究发现,随着拉伸速率的增大,两者先增大后减小。通过扫描电镜(SEM)分析,发现6082铝合金的断口形貌呈现出韧窝-脆面混合断裂的模式,并且在高速拉伸时出现大量破碎的硬脆相。对6082铝合金拉伸试验得到的数据进行分析并建立了优化本构方程,结合有限元数值模拟试验分析,将所建立的优化后的材料本构模型输入有限元软件中进行模拟验证,两者相对误差为1.33%,说明建立的模型可以准确描述6082材料在冷塑性变形状态下的硬化行为。

Mn对铸态及均匀化态6082铝合金组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)和电导率测试仪等研究了Mn含量分别为0.7 mass%和0.5 mass%(分别命名为07Mn合金和05Mn合金)的6082铝合金铸态、均匀化态组织及析出行为。结果表明:铸态07Mn合金组织中形成了更粗大的鱼骨状结晶相,均匀化退火后,晶界处难溶结晶相转化为了微米级α-Al(Mn, Fe)Si相,并在晶内析出了纳米级的α-Al(Mn, Fe)Si相。07Mn合金中α-Al(Mn, Fe)Si相的析出激活能更低,从而析出了数量更多、尺寸更小的α-Al(Mn, Fe)Si相。通过电导率计算,确认了Mn元素会促进合金中α-Al(Mn, Fe)Si相的形核。

高速列车用6082-T6铝合金焊接热裂纹敏感性研究

针对高速列车用制造6082-T6铝合金焊接时易产生液化裂纹,影响结构件疲劳性能的问题,文中通过热模拟试验,并借助差热分析试验,对6082-T6铝合金裂纹敏感性进行试验测试。结果表明:6082-T6铝合金晶界上富集的Mg及Si相,使得晶界熔点较低,通过热模拟试验得出材料加热至580℃时,晶界开始部分熔化,而到600℃时晶界完全液化,当达到620℃时出现晶内液化。因此,6082-T6铝合金晶界液化形成温度区间较宽,为580~630℃,表明6082-T6铝合金焊接有较高的液化裂纹敏感性。

6082-T6铝合金焊接裂纹形成机制研究

6082-T6铝合金凭借其可塑性好、高强度等优势在高速列车复杂结构件的应用场景中得到了广泛关注,但焊接热循环过程中的裂纹限制了其进一步应用。鉴于此,针对高速列车实际结构6082-T6门角接头中出现的裂纹进行分析,结果发现,裂纹主要存在热影响区位置,裂纹表面光滑,为典型的液化裂纹。通过能谱分析发现,弥散分布的细小Mg_(2)Si强化相是裂纹产生的主要原因,推测可能在焊接时发生液化:α(Al)+Mg_(2)Si=L,随后在焊接收缩应力作用下出现液化裂纹。

受电弓用6082-T6铝合金液化裂纹控制研究

6082-T6铝合金凭借其可塑性好、高强度等优势在电力车辆受电弓结构得到了广泛应用,但焊接热循环过程中因液化裂纹等缺陷严重危害复杂应力条件下的结构刚性。鉴于此,针对受电弓上框架管-管穿管焊样件裂纹形成机制展开分析,结果表明,Mg_(2)Si析出相数目和尺寸直接影响6082-T6材液化裂纹敏感性,当Mg_(2)Si尺寸较大且数量较多时,易出现焊接液化裂纹,而当Mg_(2)Si数量较少尺寸较小时,可以抑制液化裂纹。

6082铝合金回填式搅拌摩擦点焊对接接头的组织和性能研究

将回填式搅拌摩擦点焊首次应用到铝合金的对接过程中。本文研究了搅拌头转速对2 mm厚的6082铝合金对接接头显微组织和性能的影响。结果表明,使用1.6 mm的搅拌头下压量可有效避免接头底部未焊合。但当转速为1950 r/min时,搅拌套筒回抽路径的外沿形成热裂纹。焊核区晶粒明显细化,当转速为1350 r/min时,焊核区平均晶粒尺寸由母材的30.84μm减小至8.43μm;热机影响区和焊核区的织构也发生明显变化。焊缝的硬度整体上高于母材的,这与焊缝中较小的晶粒有关。当转速为1650 r/min时接头的强度最高,达到190 MPa;当转速为1950 r/min时,因热机影响区/焊核区截面的裂纹缺陷影响,接头的抗拉强度仅为121 MPa。

6082铝合金轧制板材截面分层异色机理研究

6082T6铝合金板材截面(RD-ND面)腐蚀后呈现分层异色现象,通过金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪等手段,研究了板材截面不同区域的微观组织及力学性能。结果表明:腐蚀后6082T6铝合金截面表层、次表层、中心层呈现明暗不同的色泽。由于腐蚀后在表面层和中心层上形成的黑色凹坑面积占比较小,导致粗糙度低于次表层,从而具有较高的镜面反射率。与次表层相比,中心层的抗拉强度略有降低,断后伸长率显著增大,是因为中心层长条状晶粒尺寸较大,且第二相颗粒数量少。

基于焊接速度的6082铝合金FSW接头组织与力学性能调控研究

为研究焊接速度对6082铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头微观组织和力学性能的影响,并建立基于焊接速度的FSW接头组织与性能调控规律。通过金相观察、电子背散射衍射(EBSD)分析、硬度测试、室温拉伸和弯曲试验等手段,对四种不同焊接速度(500 mm/min、750 mm/min、1000 mm/min、1250 mm/min)下FSW接头的微观组织和力学性能进行表征。结果表明,随着焊接速度的增大,FSW接头的微观组织发生显著变化。焊核区(NZ)发生连续动态再结晶,形成细小的再结晶晶粒组织,其平均晶粒尺寸从3.8μm减小至2.3μm,再结晶分数从83%减小至57.3%;热机影响区(TMAZ)发生部分动态回复和部分动态再结晶,晶界处出现少量细小等轴晶粒,晶内形成大量亚晶组织。亚结构比例和小角度晶界比例显著增加,分别为69.2%和60.1%;受焊接热影响,热影响区(HAZ)相比母材区(BM)的晶粒尺寸略有增大,再结晶程度和晶界角度分布与母材相似。力学性能方面,随着焊接速度增大,FSW接头硬度最低值从72.3 HV增大至81.2 HV,焊接系数从74.7%提升至89.0%,热影响软化区明显缩小,但在1250 mm/min焊速下FSW接头背弯试样产生裂纹。基于焊接速度的调控模式,1000 mm/min焊接速度下FSW接头具有最优的力学性能。

搅拌摩擦增材制造6082-T6铝合金的耐腐蚀性能研究

通过FSAM技术成功获得了6082-T6铝合金增材块,并对其耐腐蚀性能开展研究。结果表明:通过剥落腐蚀评级与静态失重法均说明增材体的耐腐蚀性能优于母材;动电位极化曲线与浸泡腐蚀试验也说明增材体较于母材,其腐蚀倾向与腐蚀速率较低,沿增材高度方向自下而上,腐蚀倾向与腐蚀速率呈逐渐降低趋势;6082-T6铝合金经过FSAM后,其粗大带状晶粒转变为细小等轴晶粒,强化相(Mg_(2)Si相)数量减少且分布均匀,二者是导致增材体耐腐蚀性能高于母材的主要原因。

不同温度下6082铝合金的抗应力腐蚀性能

采用慢应变速率拉伸试验方法研究了6082铝合金板材在不同温度下的抗应力腐蚀性能,采用光学显微镜和透射电镜观察其显微组织,采用扫描电镜对其进行断口分析。结果表明:6082铝合金板材在70℃,3.5%(体积分数)NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性指数为6.6%,在50℃,3.5%(体积分数)NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性指数为2.3%;试样断口均无应力腐蚀特征,合金晶内析出了弥散分布的细小Mg2Si相,晶界析出了不连续分布的Mg2Si相,不能形成连续的沿晶腐蚀通道,试样表现为较好的抗应力腐蚀性能;温度升高使试样在腐蚀溶液中的抗拉强度下降幅度较大,试样在70℃下的应力腐蚀敏感性指数偏高。

车用6082铝合金型材断裂失效行为研究

基于Gissmo损伤失效模型,采用数值参数反方法得到车用6082铝合金材料的失效参数,并设计铝合金防撞梁准静态三点弯曲试验验证6082铝合金Gissmo损伤失效模型的合理性。通过准静态单轴拉伸试验,得到6082材料的硬化曲线,并采用Swift-Hockett-Sherby(SHS)准则对硬化曲线进行外推;开展不同应力状态下的准静态试验(剪切、单轴拉伸、中心孔、缺口、三点弯曲、杯突),并采用仿真结合试验的数值反求得到Gissmo失效参数;设计6082铝合金防撞梁的准静态三点弯曲试验,验证6082材料失效参数的合理性。结果表明,本研究中提出的参数反求得到的6082铝合金Gissmo损伤失效模型(含硬化曲线、失效应变曲线、失稳曲线、单元尺寸正则化曲线)可以较好地预测防撞梁材料的失效行为。

6082铝合金搭接焊焊接性能研究

采用熔化极惰性气体保护焊对6 mm厚T6时效状态下的6082铝合金搭接接头进行焊接。分析了不同工艺参数下对焊接接头外观成形、微观组织及力学性能的影响,并通过SEM扫描电镜对断裂形貌进行了分析。研究发现,随着焊接速度的降低,焊接热输入增加,气孔聚集于焊缝顶部,焊缝根部气孔减少;热影响区出现软化现象,硬度值低于焊缝硬度;焊缝靠近热影响区域为柱状晶组织;焊缝中心为等轴晶合组织,热影响区靠近母材区域发现晶间液化现象;Mg, Si, Fe和Mn等合金元素在焊缝中偏聚形成晶间析出相;搭接接头抗拉强度最高达222 MPa,虽然焊缝内存在大量气孔,断裂行为仍属于韧性断裂。