SIMA法制备3A21合金半固态坯料工艺研究

文章采用正交试验法研究了SIMA法制备3A21合金半固态坯料工艺参数的影响。结果表明,等温处理时间是晶粒细化的最主要因素;热变形量是晶粒圆整的最主要因素;热变形量为60%,冷变形量为15%,等温处理温度为661℃,等温处理时间为16 min,是较为理想的工艺参数。

3A21合金带材生产工艺的研究

研究了铁模铸造的3A21合金带材生产工艺，讨论了消除冷轧带材因成品退火产生粗大晶粒措施的效果，确定再结晶温度。按所研究的工艺，生产出力学性能良好，深冲性良好无制耳的产品。

两辊轧机生产3A21合金花纹板工艺研究

对两辊轧机生产3A21合金花纹板的工艺进行了研究,并对热轧坯料、压花前坯料、轧辊工艺润滑剂、花纹辊的维护提出了良好的建议。

Mg元素和表层晶粒对3A21铝合金CAB焊接性能的影响

为了研究Mg含量及表层晶粒对3A21铝合金可控气氛保护焊(CAB)焊接性能的影响,通过含氟化物钎剂的CAB工艺对不同Mg含量及晶粒分布的铝合金进行钎焊,采用气密测试台、爆破试验台、金相显微镜、场发射扫描电子显微镜(SEM)观察3A21铝合金钎焊缝的微观形貌并进行力学性能分析。结果表明,Mg元素在CAB焊接过程中与钎剂中的F元素生成高熔点化合物,消耗钎剂的有效成分并形成夹渣缺陷。零件表层均匀分布的1级晶粒度的晶粒层在钎焊过程中稳定存在且可促使钎焊形成良好的钎焊缝。当Mg含量低于0.015%、表层分布均匀环状晶粒时,3A21铝合金具有良好的CAB焊接性能。

苯甲酸钠浓度对乙二醇-水溶液中3A21铝合金电化学行为的影响

目的研究乙二醇-水溶液中苯甲酸钠(SB)含量对3A21铝合金腐蚀的影响,为预测长期服役且含苯甲酸钠的乙二醇-水溶液体系的腐蚀变化规律提供数据支撑。方法以乙二醇质量分数为36%的乙二醇-水溶液为基础体系,通过SEM表征3A21铝合金腐蚀前后的微观组织结构,利用开路电位(OCP)、交流阻抗谱(EIS)和动电位极化技术,研究3A21铝合金在苯甲酸钠质量分数为0~1.80%的溶液中的电化学腐蚀行为。结果当苯甲酸钠质量分数为0~1.80%时,随体系中苯甲酸钠含量的增加,3A21铝合金的自腐蚀电流密度逐渐减小,当苯甲酸钠质量分数大于1.40%后,自腐蚀电流密度不再显著降低。当苯甲酸钠质量分数为0~1.40%时,自腐蚀电流密度由0时的409.89 nA/cm^(2)减小至1.40%时的220.92 nA/cm^(2);电荷转移电阻逐渐增大,由0时的112.45 kΩ/cm^(2)增加至1.40%时的204.82 kΩ/cm^(2)。对3A21铝合金表面形貌SEM测试,苯甲酸钠的加入能有效抑制3A21铝合金的腐蚀,苯甲酸钠质量分数为1.40%时,对3A21铝合金的腐蚀抑制效果较好。结论苯甲酸钠的引入能够降低3A21铝合金在乙二醇-水溶液中的腐蚀速率,在0~1.40%范围内,随着乙二醇-水溶液中苯甲酸钠浓度的增大,其对3A21铝合金的腐蚀抑制效果呈现增强的趋势。

飞机后整流罩用3A21F铝合金的GTAW工艺研究

为了验证某型飞机后整流罩用3A21F铝合金板钨极惰性气体保护焊(GTAW)焊接接头的性能,试验采用3A21F铝合金进行对接试验,通过宏观检验、金相组织和硬度拉伸等检测手段,研究不同工艺参数对3A21F铝合金GTAW焊缝组织与性能的影响。结果表明,焊缝边缘为柱状晶,该区域易形成应力集中;焊缝中心多为等轴晶;在外部热源的影响下,靠近3A21F铝合金母材的热影响区底部晶粒比较粗大。随着焊接电流的增大,柱状晶和等轴晶数量逐渐增多,尺寸逐渐增大。氩气流量对焊接接头的组织几乎没有影响。柱状晶区宽度随着焊接电流和氩气流量的增加而增大,柱状晶区的硬度高于等轴晶区的硬度,母材硬度最低。当焊接电流为47 A,氩气流量为6.5 L/min时,焊接接头的抗拉强度最大,为112.89 MPa,达到了母材抗拉强度的76%。

不同圆角过渡的3A21铝合金矩形管弯曲壁厚变化与损伤研究

为获得不同圆角过渡3A21铝合金薄壁矩形管弯曲的壁厚变化和损伤情况,采用弹性模量变化法,通过对拉伸进行试样反复加载、卸载试验,获取了Lemaitre断裂准则中的损伤参数。基于ABAQUS/Explicit的VUMAT二次开发平台,开发了耦合Lemaitre准则的用户材料子程序,建立了相同弯曲半径条件下不同圆角过渡的矩形管弯曲损伤预测三维有限元模型,并对模型的可靠性进行了验证。基于所建模型,研究发现管材壁厚减薄率与损伤最大值均出现在弯曲后截面50°左右,并且管材截面的圆角半径越小,其弯曲后中性层外侧壁厚减薄越严重,损伤值越大,即管材截面形状越趋向于矩形,弯曲过程中越容易发生破裂。

3A21铝合金激光焊与激光-氩弧焊复合焊微观组织及性能比较研究

采用激光焊接与激光-氩弧焊复合焊接2种方式对厚度为2mm的3A21铝合金板材进行对接焊,研究2种焊接方式下焊接接头微观组织、缺陷分布及硬度分布的不同。实验结果显示激光-氩弧复合焊接接头相比激光焊的接头显微组织更细密,且气孔数量明显减少。激光焊接接头的平均显微硬度与复合焊接头平均显微硬度相差不大,分别为52HV左右及51.3HV左右,均明显高于基体平均显微硬度值43HV。

Ni元素在3A21铝合金真空钎焊中的作用

探讨了在Al-Si-Cu基钎料中添加Ni元素后对真空钎焊3A21铝合金接头的力学性能、微观组织的影响。并将其与未添加Ni元素的Al-Si-Cu基钎料真空钎焊接头进行对比。结果表明,随着Ni元素含量的增加,其钎焊接头的力学性能有所提高,但与此同时也提高了钎料的熔点。

3A21铝合金半固态坯料制备工艺研究

以3A21铝合金为研究对象,将等径角挤压工艺与等温处理工艺相结合,从实验角度研究其中的工艺参数对半固态组织尺寸形貌的影响。采用Bc路径进行ECAP3道次处理,然后在660℃下保温20,25,30min,得到27个试样的半固态组织。结果表明,随着挤压道次的增加,晶粒尺寸减小,变形更加均匀,并且累积变形能的增多,也为后续半固态等温处理提供了更好的应变诱导条件;保温时间越长,半固态组织演化越完全,晶粒球化越完整,但晶粒尺寸会随着保温时间的延长而长大。最后得出最佳工艺参数匹配:室温下沿Bc路径等径角挤压3道次,660℃下保温25min;最终半固态坯料显微组织的平均等积圆直径d=83.7μm,平均形状系数Fc=0.84。

3A21铝合金FSW与MIG焊对比试验分析

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊两种焊接方法对8 mm厚的3A21铝合金进行焊接,分别对采用两种方法焊接的试件进行组织和力学性能分析。结果表明,相同环境条件下,MIG焊接头晶粒生长方向性较强,加之空气湿度等因素一起,试件内部出现了气孔缺陷。而搅拌摩擦焊接头形成致密的同心环结构,在加压的全塑化条件下形成无缺陷的致密组织。搅拌摩擦焊接头抗拉强度明显高于MIG焊接头,其最高抗拉强度可达89.5 MPa。MIG焊接头正面弯曲性能高于FSW接头,两者的背面弯曲性能相当。

3A21铝合金厚板搅拌摩擦焊组织及性能研究

对18mm厚的3A21铝合金板进行搅拌摩擦焊单道对接,焊后通过分层切片拉伸试验、显微硬度试验以及微观组织、断口形貌观察来分析接头的组织和性能。试验结果表明,在焊速为30mm/min,转速为1500r/min时,接头的抗拉强度为122N/mm^2,达到了母材强度的87%。显微硬度分布趋势为,热力影响区的硬度比热影响区的高;前进侧热力影响区的硬度比后退侧热力影响区的高;显微硬度沿焊缝中心呈不对称分布,沿焊缝中心厚度方向硬度的最高值出现在焊缝下部。焊缝四个区域的晶粒组织有明显差异。热影响区组织最为粗大,性能较差,是拉伸试验时均断裂在前进侧热影响区处的原因。

3A21铝合金本色阳极氧化膜的抗霉菌研究

本文借助防霉剂ZL-990和高温热处理对3A21铝合金进行了防霉封闭处理。对材料进行了物理表征和霉菌试验,讨论了材料的防霉机理。结果表明,铝合金表面形成了致密平整的薄膜,其主要成分为二氧化硅和多硅酸锂。该薄膜拥有良好的防水性能,与镀层和涂层的结合力良好,隔绝了霉菌生长所需的条件,因此材料的防霉性能得到了显著的提高。

用3A21铝合金铸轧坯料生产散热片用带材及散热片钎焊的工艺研究

对3A21铝合金铸轧坯料生产散热片用带材的工艺进行了研究,制定了带材的成品退火制度。找出了散热片在钎焊过程中发生变形不均及焊合不良的原因。通过跟踪试验,在真空钎焊炉内加入镁屑,解决了质量问题,提高了散热片的钎焊成品率。

均匀化处理后液氨管道用3A21合金的组织及性能

采用光学显微镜(OM)、维氏硬度计、涡流电导仪、万能试验机等研究了3A21合金经不同温度(520~640℃)均匀化处理后的组织与性能。结果表明,最佳均匀化制度为620℃×8 h,经该工艺处理后合金未发现过烧组织,晶界细小,呈断续分布,晶内偏析情况得到缓解,有利于后续挤压加工。该工艺下合金均匀化态的硬度为40 HV5,电导率35.8%IACS。经最佳均匀化工艺(620℃×8 h)处理后挤压3A21合金型材的抗拉强度124 MPa,屈服强度77 MPa,伸长率48%,硬度37 HV5,电导率48.7%IACS。

有机硅烷涂层对3A21铝合金耐蚀性的影响

目前国内对铝表面进行有机硅烷处理的研究较少,为此,合成了N-苯氨基丙基三乙氧基硅烷(NphTES),用溶胶凝胶法在3A21铝表面制备了NphTES和NphTES-TEOS(四乙氧基硅烷)涂层,对其疏水性和热稳定性进行了测试,利用动电位极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱研究了其在0.15 mol/L NaCl溶液中的腐蚀特性。结果表明,NphTES-TEOS涂层的耐腐蚀性能优于NphTES涂层,具有良好的疏水性和热稳定性。

3A21铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为6 mm的3A21铝合金板进行对接焊,研究了其接头的拉伸性能、弯曲性能、冲击性能和显微硬度。结果表明,焊接接头抗拉强度134MPa,接头强度系数为86%;接头弯曲性能良好;接头焊核区冲击韧度最好;焊接区显微硬度值较低,发生了软化。

脉冲涡流检测技术及其在3A21铝锰合金缺陷检测中的应用

脉冲涡流无损检测技术是无损检测领域研究的前沿和热点。文章基于对脉冲涡流检测技术的分析,对其物理过程进行了抽象简化,推导建立了理论模型。结合电磁理论分析,考虑脉冲涡流过程的趋肤效应等因素,进一步建立了针对检测对象的二维轴对称有限元理论仿真模型。3A21铝锰合金材料是航空构件的重要材料之一,针对该材料中的裂纹缺陷进行了理论分析,给出了不同频率激励下的电磁响应物理图像,最后在实验装置上进行了脉冲涡流检测实验。结果表明,建立的理论模型能够定量地给出缺陷的相对位置和大小等信息,是一种有效的航空构件缺陷检测手段,具有很好的应用开发前景。

3A21铝合金微波反射面全工序冲压成形精度传递模型研究

通过试验得到了3A21铝合金的基本力学性能和成形极限曲线,结合铝合金微波反射面的材料特性和结构特点,完成了铝合金微波反射面的全工序冲压成形仿真分析,提高了预测回弹的准确性。在此基础上,得到了微波反射面全工序冲压成形精度传递规律,并通过响应面Plackett-Burman法和响应面Box-Beknken法建立了全工序冲压成形精度传递模型,对模型进行求解后,得到最优的工艺参数组合:压边力A1为500 kN、虚拟拉延筋系数A2为0.17、摩擦因数A3为0.16、压边力B1为500k N和压力机压力C1为1500 kN。使用最优工艺参数组合进行仿真模拟得到的微波反射面的成形精度提高了9.63%。

3A21铝合金激光封焊工艺参数研究

简要介绍了T/R组件气密封装中激光封焊的优点和激光封焊设备的组成,提出了激光封焊盖板与盒体设计的尺寸要求,对比了3A21铝合金与4047铝合金组成成分的不同。提出了前置尖峰波形,分析了激光峰值功率、激光频率、封焊速度、离焦量、脉宽等不同激光封焊工艺参数变化对于封焊质量的影响,并且通过对工艺参数的正交试验得出了不同的检漏结果,继而提出了3A21铝合金盖板与盒体封焊的工艺参数:激光峰值功率3 kW,激光频率20 Hz,封焊速度4 mm/s,正离焦量0.5 mm,脉宽10 ms的前置尖峰波形。