2524与7150铝合金激光焊T型接头的组织与性能

介绍了2524与7150铝合金激光焊T型接头优化的工艺参数,并研究了T型接头在优化工艺下的显微组织与力学性能,进行金相分析、显微硬度测试与接头拉伸试验。结果表明:优化工艺下焊缝没有裂纹、气孔,金相组织晶粒细小、致密,焊缝区域的硬度最低;T型接头x方向的拉伸强度达到384 MPa,z方向的拉伸强度为236 MPa。

化学铣切对2524-T3铝合金薄板表面形貌和性能的影响

对2524-T3铝合金薄板进行化学铣切试验,研究了化学铣切前后薄板的表面形貌、拉伸性能和疲劳性能。结果表明:化学铣切前薄板表面存在尺寸为5~10μm的粗大第二相粒子AlCuMg和氧化物,化学铣切后表面出现大量直径为10~50μm的浅表腐蚀坑,还有第二相粒子部分溶解剥离而残留的微孔洞,表面粗糙度提高;化学铣切对薄板的室温拉伸性能无显著影响,化铣前后的屈服强度不低于330 MPa,抗拉强度不低于460 MPa,断后伸长率保持在20%以上;化铣前后薄板的疲劳强度分别为153.5,138.3 MPa,化铣后疲劳强度相比化铣前下降了9.9%。

7150和2524异种铝合金的搅拌摩擦焊叠焊接头组织与性能分析

采用搅拌摩擦焊方法实现了7150桁条和2524薄板异种铝合金的叠焊,得到外观良好、变形小的叠焊接头。对叠焊接头进行了力学性能和显微组织分析,结果表明:接头的平均横向拉伸强度为418 MPa,达到2524母材强度的92.8%,双道焊缝的平均纵向剥离强度达到173.6 MPa。前进侧和后退侧热影响区的晶粒组织均发生了粗化,焊核区晶粒细小,有明显洋葱环形貌。交界区材料自上而下有明显的层状线型流动形貌,结合区域两种合金金属组织相互渗透,混合充分,形成稳定可靠的连接。

7050T7451和7150T7751铝合金疲劳强度研究

航空用铝合金结构材料疲劳破坏时有发生,研究材料在交变应力下的疲劳特性具有非常重要的意义。采用成组法和升降法对7050T7451铝合金板材进行高周疲劳试验,获得P-S-N曲线,并用7150T7751铝合金进行试验,在较少样品数量下获得疲劳强度和S-N曲线。结果表明:应力比为0时,7050T7451铝合金疲劳强度为268 MPa,使用三参数幂函数可获得较好的P-S-N曲线拟合效果;7150T7751铝合金疲劳强度为280 MPa,S-N曲线应力S与对数寿命lgN存在线性关系。

变形程度对7150铝合金再结晶及性能的影响

采用拉伸性能测试、晶间腐蚀、剥落腐蚀及电化学测试,结合金相和扫描电镜等分析手段,研究了变形程度对7150铝合金再结晶及性能的影响。结果表明,变形量越大,合金的再结晶程度越高。当变形量为75%时,合金的强度最高,变形量为60%时,晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性最低;再结晶程度随变形量增大是导致合金抗晶间腐蚀性能降低的主要原因。当合金变形程度为75%时,综合性能最佳。

固溶处理对7150铝合金组织和力学性能的影响

通过OM、SEM、X射线衍射、DSC差热分析和室温拉伸性能测试,研究固溶处理对7150铝合金挤压板带组织和力学性能的影响。结果表明:合金固溶处理温度越高,时间越长,粗大第二相溶解越多;合金在480℃进行固溶处理时,出现过烧组织,双级固溶处理制度没有提高本合金开始出现过烧组织的温度;随着合金固溶处理时间的延长,组织出现粗化和再结晶的趋势;本合金适合采用475℃,2h的单级固溶制度,经(475℃,2h)+(120℃,24h)固溶-峰时效处理后,合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为650MPa、600MPa和13.5%。

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～450℃和应变速率为0.01～10s-1条件下的流变应力行为。结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.6988kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶。

7150铝合金剥蚀行为及腐蚀机理研究

研究了T6、T73及RRA处理(175℃回归)7150铝合金在EXCO溶液中的剥落腐蚀行为、η相与铝基体的电化学偶合行为及其相应的腐蚀机理.结果表明,7150-T6铝合金中η相在晶界连续分布,存在一个由晶界阳极性的η相与其边缘铝合金基体组成的腐蚀电偶而形成的腐蚀活性通道,导致7150-T6铝合金具有最大的晶间腐蚀敏感性及剥蚀敏感性;而T73及RRA处理导致7150铝合金晶界η相聚集而分布不连续,因而其晶间腐蚀及剥蚀敏感性大幅度降低.7150-RRA(175℃回归3小时)铝合金耐蚀性与7150-T73接近;7150铝合金中η相自腐蚀电位负于铝基体电位,其自腐蚀电流大于铝基体自腐蚀电流,在7150铝合金腐蚀过程中作为阳极而发生阳极溶解.

时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过室温力学性能和电导率测试以及显微组织的透射电镜分析,研究了时效制度对7150铝合金组织、性能和电导率的影响。结果表明,120℃×6h+165℃(×6～12)h的二级时效使合金保持高的屈服强度(>600MPa),同时具有较高的电导率(>38%IACS)。120℃单级时效后,析出相尺寸为1￣5nm,分布均匀,主要为GP区和'η相。双级时效后,沉淀相主要为'η相和η相。双级时效制度保证合金具有较高强度的同时,提高了合金的电导率。

2524铝合金薄板平面各向异性研究

采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、XRD反极图测定和透射电子显微分析等方法研究了冷轧态和T3态2mm厚2524铝合金薄板不同取向条件下的显微组织和拉伸力学性能。以{110}<112>单组分织构模型为基础,研究了织构与平面各向异性的关系。结果表明,2524冷轧态和T3态铝合金薄板在与轧制方向成45°和60°方向上的强度较0°、30°和90°方向上的强度低,延伸率则是45°方向上最高;轧向力学性能优于横向力学性能;冷轧态合金薄板的平面各向异性高于T3态合金板材;2524冷轧态合金薄板的主要织构为{110}<112>,次要织构为{311}<112>;2524-T3态铝合金成品薄板的主要织构为{110}<001>;2524铝合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构以及晶体学织构密切有关,其中晶体学织构是造成合金板材平面各向异性的主要原因。

预时效温度及回归加热速率对7150铝合金显微组织及性能的影响

采用硬度、电导率、室温拉伸测试、差示扫描量热分析(DSC)、极化曲线及透射电镜(TEM)观察研究预时效温度及回归加热速率对7150铝合金显微组织及性能的影响。结果表明:合金的抗拉强度对预时效温度敏感,耐腐蚀性能对回归加热速率敏感。再时效后合金的抗拉强度随预时效温度的升高而增加,耐腐蚀性能随回归加热速率的提高而降低。经(65℃,24 h)+(4.25℃/min)(190℃,50 min)+(120℃,24 h)的三级时效处理后,7150铝合金的电导率(IACS)大于36%,抗拉强度损失小于峰时效态(T6)合金强度的3%。

7150铝合金三级过时效热处理制度

采用透射电子显微镜观察(TEM)和力学性能测试研究7150铝合金三级过时效热处理制度中各阶段对合金组织和力学性能的影响,并比较三级过时效热处理制度与单级峰时效、双级过时效、常规回归再时效(RRA)处理的组织和力学性能。结果表明:采用(110℃,16 h)欠时效制度作为合金的预时效制度,比采用(120℃,24 h)峰时效制度作为合金的预时效制度更有利于晶内析出相的回溶;采用(190℃,2 h)作为第二级高温时效制度,可以使合金晶内析出相部分回溶,晶界析出相充分断开;采用(110℃,16 h)+(190℃,2 h)+(120℃,16 h)三级过时效制度时,在同一电导率水平下,合金的抗拉强度损失明显低于采用双级过时效制度时合金的抗拉强度损失。

2524铝合金的蠕变时效行为

采用拉伸测试、维氏硬度测试和透射电镜分析等方法研究实验应力和时效时间对2524铝合金蠕变时效行为的影响。结果表明:时效时间和试验应力对材料的成形与微观组织均有较大的影响,应力越大、时间越长,蠕变行为越明显;在190℃温度下,试验应力为180 MPa,时效时间约为12 h时,材料的硬度和强度趋近于峰值;TEM分析表明,合金板材强度和伸长率的差别主要由时效后强化相S′相和S″相的尺寸和分布密度决定;采用线性回归方法获得合金在190℃下稳态蠕变速率与实验应力的本构关系。

时效对2524铝合金热稳定性的影响

研究了2524铝合金自然时效和高温短时间时效组织的热稳定性.结果表明,2524铝合金自然时效试样的抗拉强度在热暴露过程中有较大的提高,而高温短时人工时效的试样强度几乎不变.2524铝合金自然时效态试样在热暴露中析出S'相的速度较快、数量较多,而高温短时人工时效态试样S'相的析出速度较慢、数量较少.2524铝合金高温短时间人工时效合金中形成的GPB区尺寸大于自然时效合金中的GPB区.而在热暴露过程中尺寸较大的GPB区比尺寸较小的GPB区较难回溶,因此高温短时人工时效获得的GPB组织比自然时效获得的GPB区稳定性更高.

淬火工艺对含Sc的AA7150锻造铝合金性能的影响

采用熔炼铸造与锻造变形方法制备含0.3%Sc的AA7150铝合金。通过拉伸测试、剥落腐蚀测试、金相及透射电镜等技术方法,研究不同淬火工艺对锻造态铝合金性能及显微组织的影响。结果表明:铝合金在空气中自然冷却时,T6时效态合金的抗拉强度与抗剥落腐蚀性能层严重降低;而室温水淬的T6时效态合金比室温油淬的T6时效态合金具有更好的塑性。当预先采用(80℃,30s)水淬火或(80℃,30s)油淬火再15℃水淬时,T6时效态合金的抗拉强度明显得到提高,且抗剥落腐蚀性能也得到了改善。预先80℃淬火能提高T6时效态合金性能的主要原因是时效态合金晶界析出相的尺寸与离散度明显增大。

轧制工艺对2524铝合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、拉伸试验机及显微硬度仪,研究了轧制温度对2524铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:2524铝合金铸态组织中存在大量枝晶结构和成分偏析,经均匀化处理后枝晶消失,成分偏析改善。2524铝合金经大应变轧制后晶粒沿轧制方向被拉长,晶粒内部和晶界处留存大量第二相。随轧制温度降低,2524铝合金强度、硬度升高,断后伸长率先升后降。在轧制温度25℃时,抗拉强度以及硬度达到最高,分别为328 MPa和106.5 HV;在轧制温度为200℃时,伸长率达到最大值(14%)。

应力-电场耦合时效对2524铝合金微观组织的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、正电子淹没谱等分析手段,研究应力、应力-电场耦合时效后2524铝合金的微观组织。研究结果表明:在190℃时效10 h时,外加130 MPa应力抑制2524铝合金中S′相的均匀形核和长大。应力(130 MPa)+电场(16 V/cm)耦合时效后,合金中出现了高密度的位错环和蜷线位错,S′相在位错和含Mn相周围细小弥散析出,晶界处PFZ缩小并出现大量细小S′相。

薄板2524铝合金激光填丝焊接工艺及组织性能

2524铝合金是具有优异损伤容限的新型航空高强Al-Cu-Mg合金.采用高功率光纤激光器焊接1.6 mm厚2524铝合金,研究了填充5087焊丝情况下,激光功率、焊接速度和填丝速度对焊缝成形、热裂纹倾向和焊缝显微组织的影响,优化焊接工艺参数,考察接头静态拉伸性能.结果表明,采用填充材料后,焊缝柱状枝晶生长方向性明显减小、晶粒细化、晶界共晶增多、热裂纹倾向降低.当激光功率为2.5 kW,焊接速度为2 m/min,填丝速度为2 m/min时,可获得成形良好、无缺陷的焊缝,接头抗拉强度达到313~324 MPa,拉伸断裂于接头熔合线附近,断口处有大量韧窝,呈韧性断裂特征.

7150铝合金铸态及均匀化退火组织研究

采用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对7150铝合金的铸态组织及均匀化退火组织进行了观察及表征,并对组织中的金属间化合物进行了能谱分析。结果表明,7150合金的铸态组织中主要存在MgZn2(η)、α(Al)相以及少量的Al2CuMg(S)、Al2Mg3Zn3(T)、Mg2Si和Al6(FeCu)相。其中MgZn2相固溶了Al、Cu,Al2CuMg相中固溶了Zn,而Al2Mg3Zn3相固溶了Cu。均匀化退火后发生了MgZn2(η)→Al2CuMg(S)的转变,且与铸态中存在的Al2CuMg相相比,均匀化退火组织中的Al2CuMg相中Zn含量较少。同时均匀化退火并未对Al6(CuFe)相的形貌及成分产生影响。

单级时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过硬度测试、电导率测试、室温拉伸性能测试和显微组织观察(TEM),研究了7150铝合金在单级时效处理过程中时效温度和时效时间对其合金组织和性能的影响。结果表明,7150铝合金有很强的时效强化效应,时效初期,合金硬度迅速上升;单级时效处理的温度越高,合金达到峰时效所需的时间越短。120℃时效时,28 h合金达到硬度峰值;140℃时效时,合金12 h达到硬度峰值;合金在120℃和140℃时效时,过时效现象不明显;电导率随时效时间的延长而不断上升,时效温度越高,电导率的增长速率越快;120℃峰时效时合金基体内有大量细小相析出,晶界析出相呈连续分布;在120℃进行过时效处理,合金粗大析出相数量明显增加,晶界析出相呈不连续分布,但合金的硬度、抗拉强度和屈服强度下降不大,伸长率有所下降。