Preparation of 2024/3003 gradient materials by semi-continuous casting using double-stream-pouring technique

The 2024/3003 aluminum gradient alloys are prepared by semi continuous casting. The influences of throttle bore diameter of embedded nozzle and temperature of internal melt on composition distribution, macrostructure, hardness are analyzed, and the stability of gradient distribution of composition, macrostructure and hardness along the axial direction of the ingot is also studied. The results show that diffe rent composition profiles can be achieved by adjusting the processing parameters; the volume fraction of inner alloy in the ingot can be increased by enlarging the throttle bore diameter and elevating the temperature of inner melt; quasi steady solidification can be realized within 20 s during cast processing, and consistent quality ingot is obtained by controlling the casting speed and liquid height of inner melt.

2024/3003梯度铝合金复合板的反挤压变形研究

将双流浇铸连续铸造直径65 mm的2024/3003梯度铝合金铸锭压制成为15 mm厚的板材,将该板材进行反挤压变形,研究梯度铝合金板内外层合金的流动特性及微观组织的变化规律。结果表明,2024/3003梯度铝合金材料反挤后在杯底部位内、外层合金的梯度过渡特征基本得到保持,内、外层合金分界线呈抛物线特征;在杯身部位内、外层合金则有一定的混合现象,而且内层合金的含量占绝大部分。另外,外层合金在杯身顶部及转角处形成了两个富集区。上述微观组织特征与塑性变形的滑移线理论一致。

丝材3D打印2024/7055铝合金梯度结构组织与性能分析

大型高强度轻质铝合金整体结构件在航空航天装备结构中应用广泛。为充分发挥不同材料的性能优势,可将两种以上的铝合金材料通过增材制造技术整体成型,从而制造出兼顾功能与减重要求的整体梯度结构件。为此,提出了一种多丝材电弧增材制造铝合金梯度结构件的制备方法,实现了航空结构常用的2024/7055铝合金梯度结构的3D打印,并对梯度结构进行了宏/微观组织、气孔缺陷、过渡区元素含量以及力学性能等进行了全面的分析。结果表明:通过多丝材增材制造打印的2024/7055铝合金梯度结构连接良好、过渡区域连续;梯度区域两种材料的晶粒组成不同,2024铝合金由等轴晶粒组成,而7055由短柱状晶粒组成;气孔在空间分布中呈条状分布,并且两种合金Zn元素含量不同,导致力学性能差异较大;当材料组分占比为2024(25%)/7055(75%)时,力学性能最好,材料折损率最低。

激光冲击选区强化对2024铝合金叶片振动响应特性的影响

目的探究激光冲击强化技术对2024铝合金叶片振动性能的影响,并探寻最理想的冲击参数。方法运用Johnson-Cook动态塑性本构模型模拟激光冲击选区强化过程,对强化后的2024航空铝合金叶片的振动特性进行分析。将2024铝合金在激光冲击强化过程中产生的残余应力场和梯度密度分布导入模型,量化激光冲击强化对2024铝合金叶片振动特性的提高效果,研究激光冲击参数对叶片振动响应的影响规律。结果激光冲击强化产生的残余压应力场并非均匀分布在表面,而是只存在于冲击区域,冲击区域外为拉应力。其中,最大残余压应力为273.5 MPa。选取第六阶振型为目标振型,在同样冲击工况下,模拟和实验结果吻合较好。在模型中引入激光冲击强化产生的残余应力与梯度密度结构会使2024铝合金叶片的振动特性发生改变,其中,残余应力对振动特性影响更为显著。结论激光冲击强化工艺调控分析表明,采用较大圆形光斑,施加较大功率密度冲击模型中部,可获得最显著的振动特性改善效果。最适合的激光冲击强化参数可将振动特征频率降低118.87 Hz,将振幅降低94.37%。

2024/3003铝合金的高温退火研究

采用双流浇注连续铸造方法获得了在过渡层上具有宏观成分梯度分布的2024/3003铝合金。通过组织观察和力学性能测试研究了该合金高温退火后的组织和性能变化。结果表明,2024/3003铝合金经480℃高温退火后,内层合金的洛氏硬度比铸态时的大幅提高,但随退火时间的延长,硬度的增幅很小,这种硬度变化是由于合金元素在α基体中固溶强化引起的。外层合金的硬度随退火时间的延长则明显降低,这是由于基体组织发生了再结晶和晶粒长大,而合金的固溶强化效果有限;高温退火对2024/3003合金的宏观成分梯度分布影响很小。