阳极氧化后某2A12铝合金零件表面缺陷的成因

阳极氧化后某2A12铝合金零件膜层异常发亮、存在表面缺陷。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析技术,研究了阳极氧化后零件膜层颜色异常,显现出线条状缺陷的原因。结果表明:该铝合金基体存在富铜偏析相和夹杂相,在阳极氧化过程中,基体中的偏析相优先溶解,杂质相不被氧化,导致阳极氧化膜不均匀,膜层局部区域出现孔洞和夹杂物。

2A12铝合金预置裂纹脉冲电流处理分析

2A12铝合金强度高,是应用较广泛的金属合金之一,用于高负荷金属构件制作,构件出现裂纹会影响性能,脉冲电流处理法可有效降低裂纹出现的可能性。本文结合2A12铝合金成分组成与特性,研究脉冲电流处理法应用策略,分析铝合金构件裂纹处理结果,探究该方法修复裂纹的可行性,保证2A12铝合金构件性能达标,为开展构件裂纹修复工作提供参考。

稀土Ce对2A12铝合金耐蚀性的影响

通过室内周期浸润腐蚀实验方法,研究了稀土Ce对2A12铝合金在含Cl-海洋大气模拟环境中的腐蚀行为。采用蔡司显微镜观察了铸态金相组织,用能量色散谱仪(EDS)分析了腐蚀产物元素组成。采用失重法分析了2A12铝合金腐蚀动力学规律,采用电化学极化曲线分析了2A12铝合金腐蚀后的电化学行为。结果表明,稀土的加入使得2A12铝合金的均匀性得到改善,腐蚀速率明显减小,腐蚀电流密度降低,腐蚀电压增加。稀土Ce的加入使得2A12铝合金锈层更致密而导致铝合金基体表面的电化学反应缓慢。

搅拌摩擦焊修复2A12铝合金蒙皮裂纹的接头显微组织与力学性能研究

针对1.5 mm厚2A12-T4飞机铝合金蒙皮裂纹缺陷,采用搅拌摩擦焊(FSW)工艺进行裂纹修复,对FSW接头的显微组织演变、力学性能特征及材料流动行为进行研究。结果表明:修复后接头表面成形较好,弧纹均匀清晰无明显缺陷产生,轴肩作用区边缘出现轻微飞边;接头宏观组织观察到明显的包铝层被搅拌进入基体的现象;接头横截面形貌呈梯形分布,分为母材区、热影响区、热力影响区及搅拌区;搅拌区晶粒发生动态再结晶,形成平均晶粒尺寸为2.68μm的均匀细小等轴晶,远小于平均尺寸为16.94μm的母材区晶粒;修复后接头抗拉强度为379.88 MPa,达到母材强度的91%;修复接头断裂位置发生在前进侧热力影响区附近,断面宏观较平整,但微观存在明显的撕裂棱及韧窝。

微弧氧化法制备2A12铝合金高发射率涂层的性能研究

铝合金作为航天电推进器用加速喷射电真空器件的常用材料得到广泛应用,然而其在应用过程中容易出现过热现象,进而影响工作性能和使用寿命。因此,严重限制了铝合金的进一步应用。为了有效地解决铝合金过热问题,需将其表面聚集的热量进行有效地散发。采用微弧氧化(MAO)技术,以磷酸盐为基础电解液的主要成分,以FeSO_(4)为添加剂,通过调控FeSO_(4)的浓度,在2A12铝合金表面制备出组分分布均匀的具有红外高发射率的热控辐射涂层。使用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、涡流测厚仪、粗糙度仪、万能材料试验机、傅里叶变换红外光谱仪,对不同FeSO_(4)浓度下制备的微弧氧化涂层的表面形貌、元素组成、相组成、厚度、粗糙度、结合强度及红外发射率进行了系统分析。结果表明,随着FeSO_(4)浓度从0 g·L^(-1)增加到8 g·L^(-1),涂层表面的孔洞数量逐渐减少,孔洞尺寸逐渐增加且出现裂纹,涂层的厚度和粗糙度逐渐增加。其中,厚度从17.2μm增加至39.1μm,粗糙度从1.94μm增加至2.96μm。另外,XRD及XPS分析结果表明,涂层主要由α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)相组成,且均为基体与电解液反应生成的产物。值得注意的是,当FeSO_(4)浓度为6 g·L^(-1)时,涂层的结合强度、红外发射率值达到最佳值,分别为39.8 MPa和0.909。本研究为2A12铝合金在航空航天领域中进一步应用提供了理论依据。

2A12铝合金方形光斑激光冲击强化残余应力场研究

为了分析以2A12铝合金为代表的航天铝合金在激光冲击强化后表面和内部残余应力的分布,采用数值模拟的方法对2A12铝合金进行了方光斑激光冲击强化后的残余应力场计算,得到了不同激光参数下的残余应力场分布曲线。研究发现,在脉冲宽度为10 ns、光斑尺寸为4 mm的固定参数下,单光斑激光冲击强化在峰值压力为1800 MPa时残余应力分布最优,最大残余应力值为-242.1 MPa。冲击强化两次获得了最佳残余应力分布,其残余应力最大值为-403.8 MPa。此外,在多光斑激光冲击强化中,利用60%的光斑重叠率可以在表面和深度方向上产生最佳的残余应力分布。本模型模拟结果与已有实验数据吻合较好,可为实际方形光斑激光冲击强化铝合金实验提供理论指导。

包铝层对2A12铝合金电导率与硬度的影响

随着国产包铝合金在航空领域的广泛使用,验证包铝合金质量的好坏尤为重要,而包铝合金包覆层的不均匀性导致电导率和硬度检测不合格的问题逐渐突出。为了识别包铝合金的包铝层覆盖程度,制备了带有包铝层、厚度为0.8~3.5.mm的2A12铝合金试件,采用电导率法和硬度法测量试件的导电性能和抗压性能。讨论了不同厚度2A12包铝合金与裸铝合金的电导率和硬度之间的关系,探索了包铝层厚度对铝合金电导率和硬度的影响。结果表明,包铝层厚度随包铝合金厚度的增加呈先增加后减少再增加的趋势,且对其导电性能和抗压性能具有显著影响;1.5.mm以上2A12包铝合金的电导率和硬度呈负相关变化;电导率和硬度的变化可评价包铝层的覆盖程度。

2A12铝合金高温拉伸热力耦合仿真模拟

采用实验与仿真的方法,先将试样加热到490℃保温50 min,取出立即进行水冷,获得固溶态2A12铝合金,设置320~380℃三组不同实验温度和0.18~9 s-1四种不同拉伸速度进行拉伸,研究2A12铝合金加热到不同温度以不同拉伸速度进行拉伸对力学性能的影响。实验结果显示,相同温度下应力随着拉伸速率的升高而升高,而相同拉伸速率下应力随着温度的升高而降低。在ABAQUS/Explicit平台开展仿真研究,绘制拉伸试样模型,把实验数据分别导入模型中,设置热变形和损伤模型等相关参数,导出的仿真结果与实验结果吻合较好,表明所建立的热力耦合仿真模型能较好模拟2A12铝合金的单轴拉伸行为。

高强2A12铝合金修正Johnson-Cook本构模型

为了研究2A12铝合金在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力特征及其本构模型,首先对该铝合金开展了不同应变率(10^(-4)~10^(-1)s^(-1))和不同温度(300~400 K)下的准静态拉伸实验研究。然后,利用实验数据对经典Johnson-Cook(J-C)模型参数进行标定,并对模型加以验证。最后,基于经典J-C模型预测准确性不高的现象,建立了修正J-C本构模型,并利用450 K下的实验数据进行了模型验证。结果表明:2A12铝合金的应变率强化效应不显著,而温度软化效应较为显著。随着温度升高,准静态屈服强度显著下降,300 K下准静态屈服强度可达432 MPa,而400 K下准静态屈服强度为270 MPa。修正J-C本构模型预测与实验数据吻合更好,表明本文建立的修正J-C本构模型及参数能够更好地描述2A12铝合金在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力特性。

2A12铝合金水基切削液的缓蚀和润湿性能研究

为设计和制备2A12铝合金用水基切削液,确保加工后表面无锈蚀,采用响应曲面法优化配方中三乙醇胺(TEA)、十二碳二元酸(DC12)和乙二胺四乙酸(EDTA)添加量,并考察对2A12铝合金的协同缓蚀作用,引入酰胺改性植物油(AMV-1)和自乳化酯(SEE)提高配方防蚀效果,通过添加表面活性剂增强配方体系的润湿性能,最后结合红外光谱和分子结构分析阐明AMV-1和SEE缓蚀性能的构效关系。结果表明:TEA、DC12和EDTA是影响2A12铝合金腐蚀的显著性因素,TEA和DC12存在交互作用,最优添加量(质量分数,下同)分别为11.10%、1.70%和0.44%;添加8.0%(质量分数)AMV-1和2.0%(质量分数)SEE可使铝合金表面无腐蚀和变色;聚醚L44可提高配方润湿性能,当添加2.0%(质量分数)时,表面静态接触角从49.732°降至36.451°;AMV-1、SEE分别与铝合金表面形成配位化合物保护膜层和疏水膜层从而起到缓蚀效果。

LD2铝合金与不锈钢惯性摩擦焊及高低温循环试验

采用惯性摩擦焊实现了LD2铝合金/0Cr18Ni9不锈钢异种金属的高质量连接,通过焊后加工的方式获得接头强度可达铝合金母材的96%.对获得的优质铝/钢接头进行工艺研究,对比分析了高低温循环试验前后接头界面组织、密封性、承压力及硬度等性能.结果表明,采用优化焊接工艺可获得无缺陷铝/钢异种金属焊接接头,界面金属间化合物层厚度约为500~600 nm,且分布均匀、连续;焊接接头发生了元素扩散,界面形成了富硅的FeAl_(x)相;接头断裂形式以韧性断裂为主的混合断裂;密封性和承压能力良好;高低温循环试验后的接头界面显微组织、密封性和承压能力基本无变化;高温循环后,时效强化导致铝合金侧的硬度值较初始和低温状态提升约10%.

不同状态2A12铝合金与17-4PH不锈钢间的摩擦磨损性能

为给某锁筒机构导向基座和导向杆摩擦副配对选材,研究了轧制态、固溶态、固溶+时效态2A12铝合金与时效态17-4PH不锈钢组成的摩擦副在干摩擦和抹润滑脂润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明:轧制态2A12铝合金的抗拉强度和显微硬度高于固溶态和固溶+时效态,远低于时效态17-4PH不锈钢;在抹润滑脂润滑条件下,轧制态2A12铝合金与17-4PH不锈钢配副的平均摩擦因数以及轧制态铝合金的平均体积磨损率明显低于干摩擦条件下,并且低于相同润滑条件下固溶态和固溶+时效态2A12铝合金;2种润滑条件下3种状态铝合金的磨损机制均以磨粒磨损为主、黏着磨损为辅,不锈钢的磨损机制为轻微磨粒磨损。锁筒机构可以选择轧制态2A12铝合金与时效态17-4PH不锈钢进行配对,通过涂抹润滑脂来减少摩擦磨损卡滞现象。

2A12铝合金圆铸锭疏松产生原因及防止措施

2A12铝合金以优良的性能广泛应用于航空航天等工业领域。大规格圆铸锭易出现疏松缺陷,影响最终产品的综合性能。对2A12铝合金圆铸锭生产工艺和铸锭组织分析表明,疏松为补缩型疏松。系统分析了2A12铝合金半连续铸造过程中熔体的氢含量、化学成分、铸造工艺参数以及环境湿度对疏松的影响。提出了减少2A12铝合金铸锭疏松缺陷的措施。

阳极化对SP700钛合金/2A12铝合金偶对电偶腐蚀影响研究

目的研究阳极化处理对SP700钛合金与2A12铝合金电偶对的腐蚀行为和机理的影响。方法采用电化学极化曲线测试法对阳极氧化处理前后的SP700钛合金的耐蚀性能进行初步研究,并以此作为边界条件,采用有限元数值模拟的方法,对不同状态的SP700钛合金与2A12铝合金组成的偶对电偶腐蚀情况进行模拟计算。同时,开展电偶对的电偶腐蚀试验,对模拟结果进行验证。此外,通过对电偶腐蚀后的试件表面微观形貌进行表征,进一步分析不同电偶对的腐蚀规律差异。结果SP700钛合金阳极氧化前的自腐蚀电位为-283 mV,腐蚀电流密度为6.164×10^(-9)A/cm^(2);氧化后的自腐蚀电位为-270 mV,腐蚀电流密度为8.589×10^(-10)A/cm^(2)。SP700钛合金阳极氧化前与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为6.81、6.76μA/cm^(2);SP700钛合金阳极氧化后与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为2.58、2.54μA/cm^(2)。结论SP700钛合金表面阳极化处理可有效降低与铝合金之间电偶腐蚀的敏感性。

2A12铝合金水基切削液的缓蚀和润湿性能研究

为设计和制备2A12铝合金用水基切削液,确保加工后表面无锈蚀,采用响应曲面法优化配方中三乙醇胺(TEA)、十二碳二元酸(DC12)和乙二胺四乙酸(EDTA)添加量,并考察对2A12铝合金的协同缓蚀作用,引入酰胺改性植物油(AMV-1)和自乳化酯(SEE)提高配方防蚀效果,通过添加表面活性剂增强配方体系的润湿性能,最后结合红外光谱和分子结构分析阐明AMV-1和SEE缓蚀性能的构效关系。结果表明:TEA、DC12和EDTA是影响2A12铝合金腐蚀的显著性因素,TEA和DC12存在交互作用,最优添加量(质量分数,下同)分别为11.10%、1.70%和0.44%;添加8.0%(质量分数)AMV-1和2.0%(质量分数)SEE可使铝合金表面无腐蚀和变色;聚醚L44可提高配方润湿性能,当添加2.0%(质量分数)时,表面静态接触角从49.732°降至36.451°;AMV-1、SEE分别与铝合金表面形成配位化合物保护膜层和疏水膜层从而起到缓蚀效果。

2A02铝合金棒材粗晶环对航空发动机叶片的影响

2A02铝合金是制备航空发动机压气机叶片的重要材料,该合金棒材存在一种铝合金棒材特有的组织缺陷——粗晶环,对棒材的力学性能有不利影响。文章针对2A02铝合金棒材的粗晶环形成机制、影响因素、控制措施以及粗晶环对铝叶片的影响进行研究。研究表明:2A02铝合金棒材的粗晶环深度是固定不变的,但热处理保温时间将影响粗晶环显示的深度;粗晶环深度在棒材长度方向上是不均匀分布的,可导致棒材的粗晶环遗传至铝叶片锻件表面;铝叶片表面的局部粗晶将导致铝叶片的力学性能降低。

镜像铣和化学铣切对2A12铝合金表面完整性与疲劳行为的影响

对比研究了金刚石刀具和硬质合金刀具镜像铣,以及化学铣切2A12-T4铝合金试样的表面形貌、表面粗糙度、残余应力、硬度和疲劳性能。结果表明:镜像铣等厚度平板试样(一面硬质合金刀具加工,一面金刚石刀具加工)的细节疲劳额定强度比化学铣切试样提高了4.27%,而金刚石刀具镜像铣下陷试样的细节疲劳额定强度则提高了22.46%;金刚石刀具镜像铣试样获得了比硬质合金刀具镜像铣试样以及化学铣切试样更高的疲劳抗力。金刚石刀具镜像铣在试样表面引入了残余压应力,提高了表面硬度,降低了表面粗糙度,并未使表层组织受到破坏,因此裂纹萌生和扩展阻力提高。化学铣切试样表面存在的点蚀坑、晶间腐蚀缺陷及残余拉应力,以及硬质合金刀具镜像铣试样表面存在的较深刀痕沟槽和残余拉应力均促进了裂纹的萌生。

LY12铝合金在模拟酸雨溶液中的阻抗谱研究

利用电化学阻抗谱和极化曲线方法 ,研究了模拟酸雨溶液 pH值对LY12铝合金腐蚀行为的影响 .结果表明 ,当模拟酸雨溶液 pH小于 3 1时 ,LY12铝合金的腐蚀电位随pH值的升高而变负 ;当溶液 pH大于 3 4时 ,LY12铝合金的腐蚀电位随 pH值升高而变正 .在 pH小于 3 4的模拟酸雨溶液中 ,LY12铝合金的表面膜发生溶解 ,随着浸泡时间延长 ,膜厚度降低 ,膜阻抗降低 ,LY12铝合金的腐蚀速率升高 .而在 pH大于 3 8溶液中 ,LY12铝合金的表面膜厚度基本不随浸泡时间发生明显变化 ,随浸泡时间增加 ,膜阻抗增大 ,LY12铝合金的腐蚀速率降低 .从铝合金表面膜特性和离子吸附及腐蚀产物等方面 。

稀土对A356.2铝合金气孔和共晶硅形貌的影响

研究了稀土对A356.2铝合金显微组织的影响。结果表明:稀土能使铝合金中的气孔尺寸减小,共晶硅由针片状和大块状变为颗粒状。

2D12铝合金腐蚀性能研究

对不同规格2D12铝合金进行晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀性能测定。研究表明,2D12铝合金自然时效(T4)状态具有晶间腐蚀和剥落腐蚀倾向,2D12铝合金S-L方向比S-T方向的抗应力腐蚀的性能低,应力腐蚀开裂门槛应力强度因子分别为22.6和27.1 MPa.m1/2,这与C环应力腐蚀结果一致,断口呈现典型的沿晶断裂特征。