2060-T8E30铝锂合金的高温拉伸变形行为及显微组织研究

利用Sans CMT4104型拉伸试验机、光学显微镜、电子显微镜研究变形温度、应变速率对2060铝锂合金热变形行为与显微组织的影响,分析合金在不同热变形条件下的真应力-真应变曲线,并结合Zener-Hollomon方程得到合金的热变形参数。通过对合金第二相、空洞、断口形貌的观察,研究了合金热拉伸显微组织的演变规律。结果表明:高温拉伸时合金的峰值应力随变形温度的升高和应变速率的减小而下降。合金的延伸率随变形温度的升高而提高,随应变速率的减小先提高后降低,在500℃/0.01 s^(-1)条件下延伸率最佳,达到170%。通过计算,得到合金的变形激活能为227.28 kJ/mol。显微组织显示,随着变形温度的升高和应变速率的减小,空洞的数量增多、尺寸增大;在变形温度为475~500℃时,合金析出了第二相并发生了几何动态再结晶。

阳极氧化对2060-T8铝锂合金氧化膜的形貌控制

2060-T8铝锂合金具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、疲劳性能好及焊接性能好等优点。铝锂合金中的元素Li,化学性质极活泼,易使铝锂合金表面形成的自然钝化膜发生破坏,缩短合金使用寿命。本研究采用硼酸直流阳极氧化在2060-T8铝锂合金表面制备了氧化膜,探究电流和覆膜时间对2060-T8铝锂合金氧化膜形貌的影响规律。结果表明:通过调节电流大小、覆膜时间,可有效获得表面平整致密的氧化膜,进而提高合金的耐腐蚀性能。

2060-T8铝锂合金顶锻式摩擦塞补焊接头组织性能研究

采用不同焊接压力对2060-T8铝锂合金进行了顶锻式摩擦塞补焊试验研究,分析了接头微观组织特征,第二相分布规律以及力学性能。结果表明:增大焊接压力可有效消除接头未焊合及孔洞缺陷。接头热影响区晶粒尺寸增大,热机械影响区及塞棒热机械影响区晶粒发生明显塑性变形,母材与塞棒之间产生了细小的等轴晶组织。接头不同区域较母材均发生软化,硬度最低值出现在塞棒热机械影响区,约为90 HV。当焊接压力为30 k N时,接头抗拉强度最高,达到378.9 MPa,断后伸长率为5.9%,接头系数为0.746。接头断裂方式为韧性断裂。

Effect of precipitate evolution on corrosion behavior of friction stir welded joints of AA2060-T8 alloy

Friction stir welding was used to join two AA2060-T8 plates,and then the effect of precipitate evolution on microstructure and corrosion behavior of the joint was investigated.The evolution of precipitates on the top surface of the joint was characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.The corrosion behaviors of different regions in the joint were investigated by an electrochemistry method and an alternating salt spray exposure.The corrosion was mainly dependent on the nature of precipitates in each region of the joint.The shoulder affected zone had the worst corrosion resistance as a result of the re-dissolved ofθ′(Al2Cu),T1(Al2CuLi)andδ′(Al3Li)phases,the formation of intergranular precipitates and precipitate-free zones.However,the thermomechanically affected zone had a slightly improved corrosion resistance because it had no intergranular precipitates.The heat affected zone and base metal had the best corrosion resistance.

2099-T83/2060-T8异质Al-Li合金搅拌摩擦焊搭接界面结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为2 mm的2099-T83与2060-T8 Al-Li合金进行搭接.利用OM和SEM等分析技术探讨搅拌头转速和搅拌针长度对搭接接头界面结构与力学性能的影响.结果表明,2099-T83/2060-T8搭接接头焊缝区可观察到明显的结合界面,焊缝区显微硬度低于母材,且在热机影响区与焊核区的过渡区硬度最低.当搅拌头转速由600 r/min增加到800 r/min,且搅拌针长度由3.0 mm减小至2.5 mm时,界面形貌由光滑界面转变成"锯齿状"咬合界面,焊缝区结合界面形貌主要受搅拌针长度影响,"锯齿状"咬合界面搭接接头平均破坏载荷为654 N.搭接接头均在底部母材2060-T8侧热机影响区与焊核区的过渡区断裂,断裂特征为韧-脆混合断裂."锯齿状"咬合界面搭接接头经150℃,保温20 h人工时效处理后,焊缝区显微硬度有所提升,接头承载能力较未经人工时效处理的降低了20%,断口呈现脆性断裂模式.

氧化工艺对2060-T8铝锂合金氧化膜微观特性及粘结性能的影响

采用阳极氧化和微弧氧化技术在2060-T8铝锂合金上分别制备出阳极氧化膜和微弧氧化膜,研究不同氧化工艺中不同参数对膜层微观结构及粘结性能的影响。结果表明:2060-T8铝锂合金在硫酸溶液中进行恒电压阳极氧化,生成一层硬质阳极氧化膜,膜层较薄不足以完全覆盖基体合金表面沟痕。合金在硅酸盐电解液中进行先恒流再恒压的微弧氧化,制备出一层含有大量突起和直径3~7μm微孔的陶瓷膜,膜层呈红棕色,较厚,则能够完全覆盖基体表面沟痕。在硫酸浓度为10%的电解液中制得的阳极氧化膜表面粗糙度为0.441μm,阳极氧化膜中粘结强度最高可达23.2 MPa,较基体提高73%;在氧化时间为45 min时制得的微弧氧化膜表面粗糙度为0.458μm,微弧氧化膜中粘结强度最高可达28.2 MPa,较基体提高111%。

2060-T8E30铝锂合金的热变形行为及本构模型

利用Sans CMT4104型电子万能试验机进行等温恒应变速率热拉伸试验,研究了2060-T8E30铝锂合金在变形温度425~500℃、应变速率0.001~0.1 s^(-1);条件下的热变形行为。结果表明:2060-T8E30铝锂合金在热变形过程中,随着温度的升高和应变速率的降低,其峰值应力降低。合金的平均变形激活能为240.502 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.28。基于热拉伸试验的真应力-真应变曲线,建立了具有应变补偿的Arrhenius本构方程,模型的预测值与实验值平均相对误差为5.89%,模型的精确度较好。

铝锂合金机器人搅拌摩擦焊接头组织和性能

为降低焊接压力以适应机器人搅拌摩擦焊接的需求,采用小尺寸轴肩,在较低焊接载荷下进行搅拌摩擦焊接试验.以单位面积焊缝热输入相同为控制原则,研究了搅拌头轴肩尺寸对2 mm厚2060-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接过程压力、焊缝成形、接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,随着搅拌头轴肩尺寸的减小,所需焊接压力呈非线性下降,且稳定焊接过程中载荷振幅值降低.当轴肩尺寸为4 mm时,焊缝表面形成较大飞边,且接头内部产生孔洞缺陷,当轴肩尺寸大于6 mm时,能获得表面成形良好且内部无缺陷的接头.当轴肩尺寸为6 mm时,焊接压力为2800 N,焊核区平均晶粒尺寸为0.52μm,接头抗拉强度达到最大为396 MPa,为母材的74.1%,显微硬度呈“U”形分布,断裂位置为焊核区,断裂方式为韧—脆混合型断裂.

新型铝锂合金温热拟静态拉伸实验及其流变应力的预测计算

采用UTM5000电子万能拉伸试验机,在变形温度573～648 K和应变速率0.001～0.1 s^(-1)条件下对2060-T8铝锂合金进行等温恒应变速率拉伸试验,得到其在变形过程中的真应力-真应变曲线,建立了基于应变补偿和修正项的温热变形本构方程。通过扫描电子显微镜(SEM)分析拉伸断口,对2060-T8铝锂合金的温热变形行为进行研究。结果表明:2060-T8铝锂合金对变形温度和应变速率具有较高的敏感性,流变应力曲线呈现出应变硬化和流变软化的特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,稳态流变特征逐渐消失,其在温热变形条件下的断裂形式为韧性断裂。修正的本构模型与实验值吻合度较高,可以为2060-T8铝锂合金温热变形的有限元模拟提供前提条件。