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。

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。

均匀化退火对热轧2A12铝合金板组织性能的影响

为了降低铸造2A12铝合金热轧工艺成本,研究了均匀化退火工艺对热轧2A12铝合金微观组织和机械性能的影响。结果表明,铸态2A12铝合金存在严重的偏析,均匀化退火能够有效改善微观偏析,降低晶界处的应力集中,减少晶界处出现裂纹的风险,提高铸锭强度;但均匀化退火过程容易使铸锭晶界处的强化元素大量回溶,晶界强化相减少,使热轧板力学性能略有下降,而耐腐蚀性提高。

工艺参数对2A12T4铝合金挤压棒材晶间腐蚀及力学性能的影响

采用正交试验研究化学成分、挤压工艺、热处理工艺对2A12T4铝合金挤压棒材晶间腐蚀及力学性能的影响。结果表明,挤压温度是影响2A12T4铝合金挤压棒材力学性能的主要因素,挤压温度越高,棒材的抗拉强度及屈服强度越高,伸长率越低。淬火转移时间是影响棒材晶间腐蚀的主要因素,淬火转移时间越短,晶间腐蚀深度越小,当转移时间为10 s时,只发生轻微点蚀,棒材满足用户及标准要求。

2A12高强铝合金变断面挤压工艺仿真研究

挤压成形是变断面结构一种重要的成形工艺,采用有限元软件对2A12铝合金变断面管材挤压过程进行了数值模拟。研究了挤压过程中温度场和应变场在整个挤压过程中的变化特征,坯料温度、挤压速度、工作带长度和挤压模具锥角对模具口处温度场和应变场的影响规律。结果表明:随着挤压模具锥角、挤压速度的增加和坯料温度的降低,出口处温度场和应变场均匀性降低;工作带长度的变化对出口温度场和应变场的影响较小。

2A12T4铝合金型材在苛刻海洋大气环境中的腐蚀规律

采用室内周期性浸泡的模拟试验方法,研究了2A12T4铝合金型材在苛刻海洋大气环境中的腐蚀行为及电化学规律。试验结果表明,在干燥温度为60℃,浸泡在质量分数为3.5%的氯化钠溶液的条件下,随着时间的延长型材出现明显的点蚀现象和较重的层片状剥蚀,腐蚀失重规律符合幂指数规律,腐蚀电位先降低后升高再降低最后趋于稳定。

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。

GTAW堆焊工艺参数对2A12铝合金板堆焊焊缝组织和力学性能的影响

某型装备腹部铝合金盖板在使用一段时间后易出现裂纹、磨损现象,需采用钨极氩弧焊方法进行修复,研究焊接电流和氩气流量对2A12铝合金板堆焊焊缝组织和力学性能的影响。研究结果表明,1.2 mm厚的2A12铝合金板材,当氩气流量不变时,随着电流的增大,堆焊焊缝抗拉强度先增大后减小,在焊接电流为60 A时抗拉强度最大,拉伸断裂位置为母材。当焊接电流不变时,随着氩气流量的增大,堆焊焊缝抗拉强度先增大后减小,在氩气流量为8.5 L/min时抗拉强度最大。当焊接电流60 A,保护气体(氩气)流量8.5 L/min时堆焊焊缝平均抗拉强度达到最大,为127.09 MPa。不同参数下的堆焊焊缝硬度分布趋势大致相同,都呈现M形。

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。

模拟沿海大气环境腐蚀对2A12-T4铝合金板件疲劳行为的影响

对航空材料服役的大气环境开展实验室加速模拟试验以获得其长期腐蚀行为和寿命退化情况是相关材料和装备设计、制造、维修以及寿命评定和寿命控制的重要内容和基础。通过开展针对2A12-T4铝合金板件的模拟铝合金沿海大气腐蚀的实验室加速腐蚀试验,模拟研究从初期点蚀到后期剥蚀的整个沿海大气腐蚀过程中,腐蚀对铝合金板件疲劳特性的影响;基于疲劳寿命退化相当的原则,建立2A12-T4铝合金板件加速腐蚀与大气腐蚀之间的加速等效关系。结果表明:2A12-T4铝合金实验室加速预腐蚀后疲劳寿命退化规律与大气预腐蚀疲劳寿命退化规律一致,均呈现为“快速下降期”+“平台期”的特征。

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。

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。

航空铝合金薄板自冲铆接头静力学性能的研究

自冲铆是近年兴起的一种性能优异、绿色和高效的连接新技术,可连接同种、异种和多层板材,有望成为航空轻合金薄板材料连接的关键技术。本文以2A12(A组)和6061(B组)异质自冲铆接头为研究对象,进行静力学性能测试及失效微观分析,对接头成形质量、力学性能、失效形式及失效机理进行系统分析。结果表明:SBA(6061-2A12)接头成形质量最佳,SBB(6061-6061)接头密封性能最好,SAA(2A12-2A12)接头对称性最优;SAA接头具有最强静载强度,SBB接头具有最优抗震吸收能力,SBA和SAB(2A12-6061)接头的综合力学性能较好。SBB接头失效形式均为拉脱失效;SAA接头失效形式最不稳定,出现了3种不同失效形式;接头最主要的失效形式是拉脱失效。

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。

2A12-T4/7A09-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头性能研究

采用机器人搅拌摩擦点焊设备对1.2 mm厚2A12-T4铝合金与4 mm厚7A09-T6铝合金板材进行回填式搅拌摩擦点焊试验,并对焊后试样进行X光检测、力学抗拉力检测,对焊点内部组织进行光学显微镜、扫描电镜观测。试验结果表明:当下扎/回填速率为30 mm/min时,试样抗拉力较低,当下扎/回填速率为40 mm/min、50 mm/min时,试样抗拉伸力较高,且随转速升高的变化趋势相近,试样最高抗拉力出现在转速2100 r/min、速率40 mm/min时;焊点外缘结合区是材料结合最薄弱区域,若该区域表面出现缺陷,则焊点力学性能较差,该区域表面平整,则焊点力学性能高;试样断裂方式均为薄板一侧出现“穿孔”,焊点完整留在厚板一侧,断口断裂机制为韧性断裂、晶间滑移与脆性断裂相互作用的混合断裂。

2E12铝合金在冷轧和退火过程中织构和显微组织的演变

采用取向分布函数(ODF)和背散射电子衍射技术(EBSD)研究冷轧和退火对2E12铝合金织构的影响,并采用透射电镜(TEM)分析亚结构在冷轧与退火过程的演变规律。结果表明:2E12合金热轧板在冷变形过程中,随着冷轧变形量从40%增加到80%,黄铜织构(Brass){011}?211?和S型织构{123}?634?逐渐增多,立方织构(Cube){001}?100?明显减少。在退火过程中残留的立方取向亚晶通过晶界迁移吞噬周围的S取向亚晶而优先长大。在470℃退火0.5h后,立方织构(Cube){001}?100?成为主要取向,其体积分数为36%。在相同的退火工艺条件下,随着冷变形量的增加,退火后2E12合金的立方织构体积分数增大。