2A70铝合金应变疲劳全寿命预测模型

针对2A70铝合金在全寿命范围内的疲劳寿命预测问题,开展了2A70铝合金材料拉伸试验、单轴拉压条件下的低周疲劳试验和高周疲劳试验,讨论了全寿命范围内通过应变进行寿命预测的优势,提出了一种应变疲劳全寿命曲线模型,建立了2A70铝合金的应变疲劳全寿命曲线。通过试验结果对本模型以及3种常用模型的参数进行了标定,并对4种模型的预测结果进行了对比分析,结果表明,提出的新模型寿命预测结果均在3倍误差带范围内,平均误差和分散性都较小,寿命预测精度优于其他3种模型,新模型更适合于2A70材料在同样应变比条件下的疲劳寿命预测。

预锻对2A70铝合金锻件组织与力学性能的影响

为了获得高性能的2A70铝合金锻件,对锻造+热处理和预锻+锻造+热处理的2A70铝合金锻件微观组织与力学性能进行研究。用GX51金相显微镜观察2A70铝合金锻件微观组织,用电子万能试验机检测2A70铝合金锻件的力学性能。研究结果表明,锻造+热处理的2A70铝合金锻件性能满足R_(m)≥410 MPa、R_(p)0.2≥350 MPa、显微组织无过烧、显微晶粒度不小于4级的设计要求,但不满足A≥8%的设计要求;预锻+锻造+热处理的2A70铝合金锻件性能满足R_(m)≥410 MPa、R_(p)0.2≥350 MPa、A≥8%、显微组织无过烧、显微晶粒度不小于4级的全部设计要求。2A70铝合金锻造前增加预锻,可以提高其断后伸长率,综合性能优良,符合设计要求。

2A70铝合金平面应变压缩的流变行为与微观组织

在Gleeble-3500热模拟试验机上对2A70铝合金进行平面应变压缩试验,研究了合金平面应变压缩的流变行为与微观组织演变,变形温度为350~500℃,应变速率为0.01~1 s^(-1),变形量为65%。结果表明:流变应力随着变形温度的降低而升高,随着应变速率的减小而降低。建立了2A70铝合金的本构方程,以描述变形温度、应变速率和流变应力之间的关系。Z值可描述动态再结晶程度,动态再结晶程度随着Z值的增大而减少,低温高速的条件下动态再结晶程度较弱。变形组织中含有Brass、Goss和Cube等织构。通过改变合金的热加工工艺可以调控合金的组织和性能。

2A70铝合金转子等温闭塞式锻造工艺研究

2A70铝合金转子是导弹发动机上重要的受力构件,对组织性能的要求很高。采用等温闭塞式锻造的方法生产转子锻件。为了使成形后的锻件顺利出模,采用了组合式凹模的结构。等温成形时,进行了大量的试验研究加热温度对成形过程的影响,最终确定模具和坯料的加热温度均为435℃。经检测,采用所设计的工艺方案生产的转子锻件的尺寸精度及组织性能均符合设计要求,成功地解决了切削加工的转子力学性能差、不能满足使用要求的问题。

2A70铝合金本构关系的新模型

为了研究2A70铝合金高温变形时的流动规律,在Gleeble-1500热模拟试验机上进行了一系列等温压缩试验.在此基础上,对传统的BP算法进行了改进,建立了2A70铝合金本构关系的人工神经网络模型.在该模型中,等效应变、等效应变速率和变形温度是模型的输入向量,输出向量是材料的流动应力.模型的计算结果表明:对于样本数据,该模型的相对误差不超过±3%;对于非样本数据,模型的相对误差不超过±6%,说明此模型能准确的反映2A70铝合金热变形时的流动规律.

等温锻造温度对2A70铝合金组织性能的影响

在6300kN四柱油压机上对2A70铝合金试样在变形温度350～480℃、应变速率0.001s-1的条件下进行等温压缩试验,然后对其进行标准固溶时效处理,并进行室温拉伸性能测试和显微组织观测。实验研究结果表明,在430～450℃变形温度范围内,等温锻件的显微组织为完全再结晶组织,晶粒细小且沿变形方向分布;在430℃纵向抗拉强度和屈服强度分别达到最大值(410MPa和292.5MPa),在450℃横向抗拉强度和屈服强度分别达到最大值(400MPa和270MPa),而伸长率均远超过技术条件要求。综合考虑显微组织、强度和塑性等因素,选取450℃为该合金的较佳等温锻造温度。

2A70铝合金热变形应力行为研究

在Gleeble-1500热模拟机上,对2A70铝合金进行等温热压缩试验,变形温度为300℃～500℃,应变速率为0.01 s-1～10 s-1,研究其热压缩变形的流变应力行为.结果表明:2A70铝合金真应力-应变曲线中,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征;在应变速率ε=1.0 s-1,变形温度高于420℃条件下,应力出现锯齿波动,表现出不连续动态再结晶特征.在用本构方程描述2A70铝合金热变形行为时,其变形激活能Q为180.83 kJ/mol.

基于人工神经网络的2A70铝合金形变显微组织预测

在Gleeble-1500热模拟试验机上对2A70铝合金试样在变形程度为60％、变形温度为360℃～480℃、变形速率为0.01～1S^-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验及固溶处理。分析热变形参数对合金固溶后显微组织的影响，结果表明，2A70铝合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大，随变形程度和速率的增大而减小。采用BP神经网络的方法预测2A70铝合金固溶处理后的平均晶粒尺寸，对于样本数据，模型的相对误差不超过±5％；对于非样本数据，模型的相对误差不超过±8％。

2A70铝合金预拉伸厚板热处理工艺研究

介绍了固溶处理温度、淬火到时效间隔时间及时效制度等对 2A70铝合金预拉伸厚板组织和性能的影响 ;对其影响机理进行了分析和探讨 ;确定了 2A70铝合金预拉伸厚板的热处理工艺参数。

生产2A70铝合金A级探伤制品用铸锭的熔铸工艺研究

生产2A70铝合金A级探伤制品用的铸锭,要求具有高的纯洁度和更好的冶金质量。通过按化学成分内部标准配料,采用在电炉内投固体料进行熔炼,用一号熔剂覆盖保护熔体;通过炉前化学成分分析控制合金熔体的成分在内标范围内,尤其是w(Fe):w(Ni)≈1,w(Fe)或w(Ni)>1.25%时必须对熔体冲淡,以防止成分偏析和生成粗大化合物一次晶体;加强除气除渣,除在熔炼炉中精炼熔体外,在静置炉中再用Ar气精炼,在铸造过程中用ALTECH装置在线除气,用陶瓷片在线过滤熔体,并在线播种Al-Ti-B丝细化晶粒;采用合适的铸造工艺参数。这样生产出的Φ270 mm 2A70铝合金铸锭质量,能满足生产高质量的A级控伤制品的要求。

2A70铝合金环件胀形强化微观机制的试验研究

结合2A70铝合金环件胀形工艺研究的需要,采用拉伸试验、扫描电镜、透射电镜研究胀形强化的微观机制。结果表明:经过胀形工艺的铝合金环件拉伸强度明显提高,但伸长率略有下降;胀形工艺为合金引入大量位错,有利于基体中空位和溶质的扩散,促进合金强化相—S相的均匀析出,并使无沉淀析出带变窄;大量弥散分布的S相缩小第二相质点间距,位错绕过质点应力增大,有利于提高合金的强度;较窄的无沉淀析出带会导致塑性下降。

2A70铝合金搅拌摩擦焊接过程有限元分析

根据相变热传导的等效热容法有限元理论,采用移动热源循环加载,对2A70铝合金搅拌摩擦焊接过程的温度场进行了瞬态求解,分析焊件高度方向上各点处的温度值随时间的变化,以及在不同时刻z方向上各点的温度分布。这为模拟铝合金搅拌摩擦焊接过程中微观组织的演化过程奠定了理论基础和前提条件。

2A70铝合金板状零件变形分析及校正工艺

为解决2A70铝合金板状零件在加工过程中出现较大变形及校正困难的问题,通过分析零件在热处理过程中残余应力的形成,得到零件在固溶处理及人工时效后其内部处于拉应力、表层处于压应力的状态,零件的变形是由于其局部切削加工使残余应力重新分布引起的。产生变形的零件由于强度高、塑性低,在校正过程中容易因应力集中而产生裂纹。在零件校正前进行固溶处理,可提高材料的塑性,降低变形抗力,解决变形零件校正困难的问题。

2A70铝合金搅拌摩擦焊接头抗拉强度测定结果的不确定度评定

依照GB/T 2651—2008《焊接接头拉伸试验方法》对2A70铝合金搅拌摩擦焊T型接头的抗拉强度进行了测定,并对抗拉强度测定结果的不确定度进行了评定。结果表明:当置信度取95%,包含因子取2,该接头抗拉强度测定结果的扩展不确定度为14Mpa,相对扩展不确定度为3.8%;不确定报告可表示为R_m=(370±14)MPa,v=81,k=2。

2A70铝合金搅拌摩擦焊强化相纵向分布行为研究

文中对19 mm厚2A70铝合金进行了搅拌摩擦焊,对焊缝纵向平面进行了阳极氧化处理。通过观察焊缝表面发现:在搅拌摩擦焊热-力的综合作用下,会在焊缝纵向上返回侧与热力影响区界面上形成强化相的连续锯齿状分布;强化相呈块状及颗粒状分布在基体上;强化相的积聚分布会对焊缝耐蚀性及疲劳强度产生影响。

基于Simufact数值模拟的2A70铝合金模锻成形及工艺优化

采用Simufact模拟软件对2A70铝合金模锻件成形过程进行模拟以及采用3T模锻锤对该锻件进行生产,研究了该锻件垂直分模面位置等效应变对低倍组织的影响。结果表明:2A70模锻件垂直分模面部位低倍组织晶粒尺寸与Simufact软件进行变形模拟后等效应变具有相同分布特征;2A70铝合金在较大变形和临界变形范围内均产生粗大晶粒,最优变形窗口等效应变为0.2-0.8;采用优化后的坯料尺寸及锻造工艺参数可生产出均匀细小晶粒的2A70铝合金模锻件。

不同标印工艺对2A70铝合金的低周疲劳性能的影响

材料的表面缺陷是影响疲劳寿命的重要因素,研究了激光标印和振动标印后2A70铝合金低周循环载荷下的低周疲劳行为。研究了标印对疲劳寿命的影响规律以及断裂机理。结果表明:经过振动标印后的2A70合金比母材的低周疲劳寿命下降69%,而激光标印后下降了99%;激光标印后的痕迹更为尖锐,导致的应力集中较大,从而使得低周疲劳性能下降、寿命降低。

2A70高强铝合金疲劳性能研究

为探究2A70高强铝合金疲劳性能,开展了2A70应力比R=-1温度T=25℃与T=150℃的高周疲劳试验。结合微观组织观测、应力-寿命(S-N)曲线绘制、典型断口观测,对其疲劳性能进行了研究。结果表明:温度升高会降低2A70高强铝合金的疲劳性能,温度为25℃和150℃时的疲劳极限分别为150MPa和90MPa;在常温和高温条件下都发生表面失效,裂纹萌生于次表面夹杂;2A70在疲劳加载过程中的主要断裂模式为解理断裂,在断口表面可以观察到大量河流花样和解理台阶。

不同标印工艺对2A70铝合金的高周疲劳性能影响

研究了2A70铝合金在激光标印、振动标印后的高周疲劳性能及断裂机理。结果表明,与母材相比,振动标印后2A70铝合金高周中值疲劳寿命下降了67%,而激光标印后下降了95%,仅是振动标印中值疲劳寿命的16%;与激光标印相比,振动标印附近的形貌更为平缓,应力集中程度更小,S’相尺寸更小,体积分数更高。Al9Fe Ni相尺寸更小,体积分数更高,裂纹萌生、扩展速率更低,疲劳寿命更长;应力集中的程度和析出相尺寸、体积分数的共同作用,导致振动标印下的2A70铝合金高周疲劳性能远远优于激光标印。

始锻温度对2A70-0.5Ce0.25Ti铝合金模锻叶片性能的影响

对2A70-0.5Ce0.25Ti铝合金叶片试件进行了模锻,并进行了不同始锻温度下的耐磨损性能和耐腐蚀性能的测试和分析。结果表明:随始锻温度从440℃升高到490℃,试样的磨损体积先减小后增大,腐蚀电位先正移后负移,耐磨损性能和耐腐蚀性能先提升后下降。与440℃始锻温度的试样性能相比,480℃始锻后试样的磨损体积减小48.48%,腐蚀电位则正移78 m V。2A70-0.5Ce0.25Ti铝合金模锻叶片试样的始锻温度优选为480℃。