3003铝合金无缝管制备过程中的显微组织与力学性能变化

研究了制备过程中不同状态下3003铝合金无缝管的组织、力学性能及拉伸断口形貌。结果表明:3003铝合金铸锭适宜的均匀化退火制度为600℃×5h;热挤压过程发生动态再结晶生成了等轴晶粒,冷加工后沿变形方向产生明显的变形组织,400℃退火1h后力学性能较好;不同状态下的拉伸断口上有许多细小的等轴状韧窝,退火后的韧窝变大变深,塑性明显变好。

退火温度对铸轧3003铝合金冷轧板带材冲压制耳率的影响

3003铝合金在铸轧工艺过程中,存在制耳率不理想的问题。基于此,以3003铝合金冷轧1 mm板带材为研究对象,并结合EBSD检测手段,研究了不同退火温度下3003铝合金冷轧板材冲制过程中制耳率与退火温度及织构组织之间的关系,并最终得出影响制耳率的关键因素。结果表明:3003铸轧产品冷轧退火后铝合金板材中的织构主要由Copper、Brass、S、Goss等形变织构和Cube、CubeND、P、R、黄铜R等再结晶织构组成,随着退火温度的升高,形变织构向再结晶织构的转变倾向增大,且显著伴随S型织构及R型织构的减少,Cube型及CubeND型织构的逐渐增加,当形变织构与再结晶织构比值在0.67~0.73时,冲压效果明显改善,制耳率效果理想。

超硬铝合金无缝管材挤压成形工艺优化

为了揭示大型铝合金无缝管材挤压成形中的关键技术问题,以7075铝合金为例,采用刚黏塑性有限元法分析工艺参数对铝合金管材挤压成形过程的影响。研究结果表明:随着成形温度增加,挤出模口处所受附加拉应力逐渐降低,但过高挤压温度反而会增大黏附力;随着挤压速度增大,所需挤压载荷明显增加,且管材挤出过程中金属变形流动的均匀性随之降低;在挤压温度为430℃、挤压速度为2 mm/s时进行工艺实验,一次性成形大型铝合金无缝挤压管材,且所得制品的表面质量良好,符合使用要求。

苯甲酸钠浓度对3003铝合金的缓蚀性能研究

通过电化学阻抗谱,极化曲线以及扫描电镜(SEM)等方法研究苯甲酸钠浓度对3003铝合金缓蚀性能的影响,为含有苯甲酸钠的低电导率汽车防冻液提供数据支撑。结果显示,当苯甲酸钠浓度在0~0.8 g/L时,溶液的自腐蚀电流密度逐渐减小,由最初的1.579μA·cm^(-2)减小至0.8 g/L时的0.353μA·cm^(-2),电荷转移电阻逐渐升高,由0 g/L时的264.4Ω·cm^(-2)提升至0.8 g/L时的1129Ω·cm^(-2);当苯甲酸钠的浓度大于1.0 g/L时,溶液自腐蚀电流密度和电荷转移电阻未发生较大变化。当苯甲酸钠浓度为0.8 g/L时,缓蚀效率最高达到77.6%。对3003铝合金进行SEM扫描电镜测试,苯甲酸钠的加入能够有效抑制3003铝合金的腐蚀,当苯甲酸钠浓度为0.8 g/L时,溶液的缓蚀效率最好。

3003铝合金焊接管开裂的原因

借助扫描电镜和金相显微镜,通过断口形貌观察、能谱分析、显微组织分析及晶粒观察,探明3003铝合金焊接管开裂原因。结果表明:3003铝合金焊接管开裂是焊接温度过高导致铝管局部过烧,基体产生内应力引起的。

3003/6A02/3003高强度铝合金复合板钎焊及人工时效工艺研究

以6A02铝合金为芯层,3003铝合金为两侧包覆层,经熔铸、复合、热轧、冷轧及成品退火制备了厚度为1.5 mm的三层铝合金复合板。在600℃温度下模拟钎焊后,进行空冷和水冷,并分别在160℃、170℃、180℃、190℃、200℃保温2 h人工时效。结果显示,空冷方式下,人工时效温度为190℃时,复合板的抗拉强度、屈服强度、显微硬度最高,分别为297.1 MPa、251.8 MPa、115.0 HV;200℃时已出现过时效。水冷方式下,人工时效温度为200℃时,复合板的抗拉强度、屈服强度、显微硬度最大,分别为320.7 MPa、291.3 MPa、122.5 HV。钎焊后芯层晶粒相对于钎焊前略微长大,人工时效后并未进一步长大,在芯层中的粗大第二相为基体残留的AlFeSiMnCu相。

动力电池用3003铝合金中间退火工艺研究

利用万能试验机、光学显微镜及硬度计等设备,对铸轧态3003铝合金的中间退火工艺进行了研究。结果表明:3003铝合金的组织随中间退火温度的升高发生明显变化,当中间退火温度为385℃时,纤维状的组织全部变成等轴细小的再结晶晶粒。3003铝合金的硬度和强度随中间退火温度的升高,先快速下降而后稳定在一定范围内,而伸长率则呈相反趋势。当中间退火温度达385℃以上,3003铝合金的力学性能开始稳定在一定范围内;3003铝合金的硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为42HV~43HV、147~149MPa、120~121MPa和30.5%~31%。因此,3003铝合金较合适的中间退火温度为385℃,本研究可为能源、航空航天和汽车等领域生产用铝提供一定的技术参考。

Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu和AA3003铝合金的热变形行为和热加工图

在应变速率为0.1、0.01、0.001s^(-1)和变形温度400、450、500℃条件下采用热模拟试验机对Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu合金进行了等温热压缩试验,并采用动态材料模型(Dynamic Material Modeling, DMM)绘制材料的热加工图,预测了所设计的钎料合金Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu与芯材铝合金AA3003的变形机制,从而得到钎料合金和芯材合金共同适合的加工窗口,避免复合轧制过程中出现材料开裂、变形不匹配等问题,缩短试验时间。试验结果表明,当变形温度在400~500℃,应变速率范围为0.001s^(-1)~0.1s^(-1),Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu合金与芯材合金AA3003在高温变形时不会出现失稳现象,并且在较高的温度和较低的应变速率下比较适合材料的成形加工。

铝合金无缝管挤压成形过程的数值模拟与分析

针对铝合金无缝管的挤压成型工艺,设计7075铝合金无缝管的挤压模具和穿孔针,建立有限元分析模型,利用DEFORM V6.1有限元软件的数值模拟与仿真计算,分析不同挤压温度和速度对挤压力、内部温度场、应力分布的影响.结果表明,7075铝合金无缝管挤压模拟过程中,挤压温度在400℃~500℃的范围内,挤压速度在5 mm/s~8 mm/s的范围内,挤压速度和挤压温度都对挤压力的大小有较大的影响.挤压速度越高时,挤压温度对挤压力的影响效果越明显;挤压温度越高时,挤压速度对挤压力的影响效果越明显;挤压温度升高,挤压筒内未产生大变形区域等效应力降低,管材靠近模孔处附加拉应力增大;挤压速度升高,应变分布不均匀性增大.为获得高品质的7075铝合金无缝管,应严格对挤压温度-速度工艺进行调控,并控制好管材出模孔温度.

关于铝合金无缝管挤压力计算的探讨

文章结合生产现场的实测数据,重点分析了无缝管挤压力的计算方法,优化了管材挤压力计算公式。

5754-O铝合金无缝管开孔封焊性能的研究

为了保证不可更换服役管道的修补质量,针对5754-O铝合金无缝管管道提出了开孔封焊修补工艺,对全位置焊接条件下铝制筒体的氩弧焊接工艺进行了研究和焊接试验,并对焊接后的焊缝以及筒体进行了性能试验。封焊焊缝的渗透试验显示焊口均一次合格,整体容器的爆破试验显示了开孔封焊处爆破后的破坏特征,同时得出经过开孔封焊修补的5754-O铝合金无缝管压力容器的最大承载压力为3.4 MPa。试验结果表明,制定的开孔封焊工艺方案完全可以保证焊接质量。

预析出对冷轧3003铝合金析出行为及再结晶晶粒尺寸的影响

通过电阻法、光学显微镜观察、扫描电子显微镜观察以及能谱分析,研究预析出对冷轧3003铝合金析出行为及再结晶晶粒尺寸的影响。研究结果表明:3003铝合金经610℃/36 h均匀化接着经480℃/10 h预析出处理后,晶粒内析出大量含Mn的第二相粒子,降低了固溶体中的Mn含量,从而降低了合金冷轧后再结晶退火时的析出驱动力,其析出温度比未经预析出合金的温度提高了约50℃。在最后的再结晶退火过程中,在再结晶基体上第二次析出的弥散粒子与预析出的粒子共同阻碍了再结晶晶粒的长大,从而获得了晶粒细小的再结晶组织。

3003铝合金箔制备过程中的组织演变

通过硬度、电阻测试,X射线衍射分析,以及光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察,研究了3003铝合金箔制备过程中的组织演变,探讨了Fe、Si杂质元素对3003铝合金组织及性能的影响。结果表明,随(Fe+Si)含量升高,Mn的固溶度降低,且αAl(Fe,Mn)Si相增多;3003铝合金冷轧后在300℃和500℃退火时有大量含Mn粒子析出,300℃退火时析出受到冷轧变形量的影响,而在500℃退火时的析出与冷轧变形量无关;此外,Fe/Si含量比高的3003铝合金箔可获得大量细小且均匀分布的第二相粒子。

退火过程中AA3003铝合金的析出行为

通过硬度、电阻检测以及光学显微镜、透射电镜观察,研究了AA3003铝合金在退火过程中的析出行为以及对合金显微组织的影响。结果表明低温阶段(<450℃),大的冷轧变形量将导致更多的析出;在高温阶段(>450℃)时的析出与冷轧变形量无关;在300℃退火时,析出发生在再结晶之前,导致晶粒粗大;而在500℃退火时,再结晶发生在析出之前,可获得细小的等轴晶。对于铝电解电容器用AA3003铝合金阴极箔的生产,宜采用500℃,30min中间退火制度,这样既可以保证大量弥散相的析出,又可以获得细晶组织,有利于提高阴极箔比的电容。

均匀化处理对AA3003铝合金铸轧板再结晶组织的影响

采用光学显微镜、硬度仪、扫描电镜、双臂电桥等手段,研究了均匀化处理对AA3003铝合金铸轧板组织、析出相和再结晶温度的影响。结果表明,高温均匀化退火对AA3003铝合金的再结晶具有显著地促进作用。铸轧板经580℃均匀化退火5h,冷轧后合金的再结晶温度明显降低,并且再结晶后得到尺寸梯度很小的等轴晶组织。

3003铝合金热变形流变应力特征

采用Gleeble-1500热模拟机进行圆柱体压缩实验,研究了3003铝合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10 s-1、真应变为0～0.8条件下的流变应力特征。结果表明,流变应力随温度升高而降低,随应变速率的提高而增大;在应变速率小于10 s-1时,3003铝合金首先出现加工硬化,流变应力达到峰值后单调下降,趋于平稳,表现出动态回复的特征;而在应变速率为10 s-1、变形温度在350℃以上时,合金发生了局部动态再结晶;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述3003铝合金热压缩变形时的流变应力行为。

应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。

3003铝合金热变形行为

采用不同熔体处理工艺获得3种不同冶金质量的3003铝合金,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300℃~500℃,应变速率为0.01s-1~10s-1高温等温压缩实验。结果表明,3003铝合金具有正的应变速率敏感性,热变形激活能Q与含杂量H呈线性关系,经高效综合处理的3003铝合金热变形激活能最低为174.62kJ.mol-1,有利于材料热塑性变形。采用加工硬化率计算不同熔体处理的3003铝合金的临界应变值,获得了经不同熔体处理的3003铝合金发生动态再结晶的临界条件。

3003铝合金动态再结晶实验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10.0s-1的高温等温压缩实验,由真应力-真应变曲线计算应变硬化速率,并采用截线法测量热压缩后平均晶粒尺寸,结果表明:3003铝合金动态再结晶临界应变εc随着Z参数的增大而提高,合金发生动态再结晶的临界条件为:ε>εc=7.28×10-5 Z0.1661;动态再结晶的平均晶粒尺寸随温度的升高、应变速率的减小而增大,其关系为:lndave=-0.0824lnZ+4.9532;在实验条件下,该合金具有正的应变速率敏感性,随变形温度的降低和应变速率的增大,合金进入稳态流变阶段时所对应的真应力值逐渐增大,并且峰值应力随动态再结晶平均晶粒尺寸的减小而增大,符合Hall-Petch关系:lnσm=-0.9378lndave+6.5232。

退火温度对3003铝合金板材组织和性能的影响

对3003铝合金板材不同温度退火后,进行硬度、拉伸、杯突等力学性能检测,并通过EBSD观察其微观组织变化。结果表明,随着退火温度的升高,硬度和拉伸强度逐渐降低,伸长率和杯突值逐渐升高;480℃保温3 h退火,其强度、硬度和杯突深度趋于稳定,伸长率达到最大值。