时效处理对5A06铝合金压铸件组织和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及拉伸试验等研究了时效处理对5A06铝合金压铸件组织与性能的影响。结果表明:随着时效温度升高,合金压铸件的抗拉强度呈现先上升后下降的趋势,伸长率先降低后升高,最佳时效温度为240℃;在240℃时效过程中,合金压铸件的综合力学性能随着时效时间的延长呈现先上升后趋于平稳的趋势,最佳时效工艺为240℃×4 h,此时合金力学性能得到明显改善,抗拉强度提高了10.43%,伸长率略微降低,其强化机理主要为时效过程中进一步析出的β(Al_(8)Mg_(5))相的第二相强化。时效处理后合金压铸件的断裂方式依旧为准解理断裂。

5A06铝合金棒非真空瞬间液相扩散连接工艺

采用成分为Al-7Si-20Cu-3Mg-3Zn-1Ni-1Ga的自制中间层,对5A06铝合金棒进行非真空瞬间液相扩散连接。借助扫描电镜、X射线衍射、电子探针和万能拉伸机等对不同焊接工艺下的接头微观组织形貌与力学性能进行研究,建立微观组织与断口形貌之间的联系,并讨论不同焊接工艺参数对接头连接过程的影响。结果表明,在焊接温度为550℃,保温时间为20 min时,接头的力学性能最佳,平均抗拉强度达到201 MPa,约为母材强度的72%。随着焊接温度的升高,接头会因过高的焊接温度而氧化,同时在焊接压力的作用下,接头因软化而产生裂纹;随着保温时间的增加,焊缝中心形成少量条块状Al-Mg-Cu三元共晶相及少量SiO_(2),部分SiO_(2)之间发生偏聚导致难以焊合,进而在焊缝中产生裂纹,严重影响接头性能。

5A06铝合金筒体水压校形技术研究

某5A06铝合金筒体折弯件成形精度仅可达到直线度≤1 mm/m,全长≤3 mm的工件精度,不能满足使用要求。通过对水压校形技术的深入研究及分析,采用理论计算、试验及数据分析相结合的方式,完成了水压校形技术的初步研究,有效地对工件的直线度及圆度进行了校形,为类似的工艺提供技术参考。

Sn基活性焊料低温钎焊5A06 Al合金接头的组织及力学性能研究

在电子装联过程中,铝合金基板较差的可焊性限制了其与电子器件间的直接低温钎焊连接。本研究分别采用Sn1Ti0.3Ga活性合金焊料和Ni-10wt%Cu合金骨架强化的Sn1Ti0.3Ga复合焊料在260℃对5A06铝合金进行了低温活性钎焊,研究了焊料成分及钎焊时间对接头显微结构和力学性能的影响。结果表明,合金焊料与复合焊料均能实现Al合金的无钎剂连接;当使用合金焊料时,焊缝中出现了因Al合金表面氧化膜剥离而形成的层状夹杂物,并且合金焊料在Al母材中发生了晶间扩散的现象;当使用复合焊料时,焊缝中形成了絮状的Al_(3)(Ni,Cu)_(2)弥散相,合金骨架表面则形成了(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)相,且随着钎焊时间的延长弥散相逐渐被(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)相替代。剪切测试结果表明,相较于合金焊料,使用复合焊料可获得更高的接头强度,钎焊30 min时接头强度最高,达到了31.42 MPa。

5A06铝合金不同焊接位置焊接工艺参数研究

针对5A06铝合金缺乏全位置焊接工艺这一问题,采用三个不同的焊接位置分别设置三组不同参数对其进行焊接,研究焊接位置对工艺参数和接头性能的影响。试验结果表面,采用钨极氩弧焊(GTAW)方法焊接5A06铝合金,钨极直径2.5 mm,焊接速度50 mm/min,电弧电压16 V,平焊焊接电流100 A,气体流量10 L/min,立焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,横焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,三组参数能确保焊缝表面成型良好,无焊接缺陷产生;平焊、立焊和横焊焊接后焊缝金相组织由α(Al)固溶体、β相+不溶杂质相组成,由于热输入的影响,焊缝冷却速度慢,延长了焊缝中Al-Mg共晶形成的时间,焊缝组织呈现带状或条状,母材组织呈现等轴晶状,焊缝晶粒较母材粗大;焊接过程中5A06铝合金强化力学性能元素Mn和Mg受到高温电弧作用被烧损,因此三种焊接位置焊缝硬度均比母材低,因平焊时焊接电流比横焊和立焊大,平焊焊接区域Mn和Mg元素烧损比立焊和横焊大,平焊焊缝硬度比立焊和横焊低,由于电流差距较小,硬度差值小,为5A06铝合金焊接工艺选取提供参考。

5A06铝合金高精度唯象本构模型的快速构建

以5A06铝合金为例,探索高精度唯象本构模型的快速建立方法。针对唯象本构模型中的数学本构模型,开发了可对热压缩实验数据进行自动拟合,并包含摩擦补偿、温度补偿和应变补偿的Arrhenius本构模型程序,其可在20 min内实现包含1600次补偿计算在内的Arrhenius修正本构模型建立与反向求解对比;而手动进行10次这样的补偿计算需耗时5 h。对唯象本构模型中的统计本构模型开发了嵌有随机搜索、交叉验证、余弦退火调整学习率和附加动量法的神经网络模型,可对学习率、隐藏层神经元个数以及批大小等超参数进行寻优,寻优迭代至1000次时结果收敛,总寻优时长为3 h。综合考虑相关性参数r、均方根误差e_(RMSE)、平均绝对误差e_(AARE)、相对误差和计算时间t,可知,手动计算耗时最长、精度最低,修正Arrhenius本构模型程序耗时最短、精度合理,神经网络模型耗时合理、精度最高。

大口径5A06铝合金带焊缝波纹管电磁成形工艺机理

针对大口径5A06铝合金带焊缝波纹管采用传统工艺成形困难的问题,开展了带焊缝波纹管电磁成形工艺机理的研究。基于有限元软件LS-DYNA R8建立了大口径5A06铝合金带焊缝波纹管电磁成形有限元模型。基于电磁成形过程中管件成形过程、所受电磁力分布和变形历史的分析揭示了带焊缝波纹管电磁成形工艺的成形机理。结果表明,在带焊缝波纹管电磁成形过程中,管件发生多次“碰撞—反弹”的周期性变化,焊缝处材料的变形略微早于母材;管件受到的电磁力沿厚度方向由内到外逐渐降低;碰撞效应引起管件的能量损耗与应力释放,管件反弹量随着碰撞后应力的重新分配逐渐减小,进而实现带焊缝波纹管的高精度成形。

深冷处理及压缩变形对5A06铝合金组织和性能的影响

铝镁合金目前被广泛使用,对其进行提高性能的研究意义重大。对5A06铝合金先进行压缩变形然后进行深冷处理,研究不同变形量和深冷时间对其组织和性能的影响。研究表明:5A06铝合金进行深冷处理时,不论压缩变形与否,合金硬度均随深冷处理时间的延长而增大。深冷处理时间一定时,压缩变形量与合金硬度的改变没有线性关系。提高该合金硬度的较佳工艺是压缩变形16%+深冷处理72h。压缩变形条件相同,深冷处理时间对5A06铝合金组织有显著影响,随深冷处理时间的延长,组织中的Al3Mg2相数量明显增加。深冷处理时间和压缩变形量是影响合金组织和性能的关键因素,处理效果取决于二者对合金应力的影响程度。

5A06铝合金搅拌摩擦焊热流有限元分析

大厚度铝合金板搅拌摩擦焊工程应用时常用双轴肩焊接工具焊接,而双轴肩焊接工具使用寿命较短、易磨损,铝合金厚板单轴肩搅拌摩擦焊在工程实践中具有重要意义。针对5A06铝合金厚板的单轴肩搅拌摩擦焊过程进行了热流有限元分析,建立了大厚度铝合金板热流仿真模型,分析了5A06铝合金焊接时温度场分布特征、焊接热循环曲线特征,焊接前进侧/后退侧热循环曲线及外加热源、冷源对搅拌摩擦焊温度场的影响。结果表明,单轴肩搅拌焊工具插入工件预热初期,轴肩产热占整个搅拌工具产热70%以上,前进侧和后退侧最高温度相差约40℃,同时施加热源和冷源时能够很好地限制板材底部热量的散失以及轴肩附近温度的快速升高,有利于焊缝质量的提升。

盐雾环境下5A06铝合金的腐蚀行为

本文以5A06铝合金为研究对象,精加工零件表面,采用本色导电氧化制备氧化膜,并通过盐雾试验研究铝合金在盐雾腐蚀条件下的抗腐蚀性能。结果表明:在盐雾条件下,铝合金表面腐蚀为点蚀,本色导电氧化后铝合金的耐腐蚀能力增强,表面粗糙度越高,越易发生腐蚀凹坑,且腐蚀凹坑多沿加工痕迹分布。

航天铝合金变极性等离子弧焊焊接接头的腐蚀与疲劳交替研究

随着可重复使用航天器理念的提出,可重用航天器多次空天往返和地面修复过程的腐蚀与疲劳交替问题不可忽视。本工作以5A06铝合金变极性等离子弧焊焊接接头为研究对象,对焊接接头进行腐蚀与疲劳交替试验,研究不同单位腐蚀时间对腐蚀与疲劳交替工况下疲劳寿命的影响。通过扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对其断口进行表征,分析了腐蚀与疲劳交替后焊接接头的损伤特性。结果表明,随着单位腐蚀时间的延长,腐蚀与疲劳交替寿命呈现先下降后平稳的趋势。这主要归因于腐蚀会钝化疲劳裂纹尖端,形成新的点蚀坑,同时钝化疲劳过程中的侵入/挤出和微裂纹降低了表面应力的集中程度,使疲劳寿命相对延长,从而反映出寿命保持稳定的状态。其中,断裂位置均处于热影响区,这主要因为焊接热影响区耐腐蚀性差,易造成严重腐蚀损伤,较大的腐蚀坑引起严重的应力集中,从而加速裂纹萌生。

5A06铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为

对5A06防锈铝合金及其焊接接头疲劳性能断裂行为进行研究,采用疲劳试验、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对5A06铝合金的疲劳性能、金相组织、裂纹扩展特征和疲劳断口进行分析。结果表明:在循环次数为2×106时,铝合金母材、对接接头、横向十字、侧面连接和纵向十字接头的疲劳性能分别为99.97、70.96、57.48、48.20和41.80 MPa;铝合金母材疲劳裂纹起裂于截面最小部位,对接接头和横向十字接头裂纹起裂于焊趾等应力集中部位,裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头裂纹起裂于两板连接处应力集中部位,纵向十字接头裂纹起裂于热影响区;微观裂纹为沿晶和穿晶混合的扩展特征。对母材及其焊接接头的宏观断口呈暗灰色纤维状,具有一定的塑性;接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在球状孔洞、疲劳条纹和韧窝,并存在二次裂纹。

5A06铝合金TIG丝材-电弧增材制造工艺

选用Φ1.2mm的5A06铝焊丝为成形材料,研究TIG丝材-电弧增材制造工艺。以TIG焊机为电源(交流模式),以四轴联动数控机床为运动机构,研究单层和多层成形时预热温度和电流对成形形貌的影响,观察成形件微观组织,并测试其力学性能。建立了单层单道基板预热温度和电弧峰值电流工艺规范带判据,以保证良好成形。结果表明:成形件的高度从第一层的3.4mm急剧下降,直到第8层后高度稳定在1.7mm。层间组织为细小的树枝晶和等轴晶;层间结合处组织最粗大,为柱状树枝晶;顶部组织最细小,由细小的树枝晶转变为等轴晶。成形件的力学性能各向同性,抗拉强度为295MPa,伸长率为36%。

喷射沉积5A06铝合金热压缩变形的流变应力行为

采用Gleeble-1500热模拟机对喷射沉积5A06铝合金进行等温热压缩实验，变形温度为300～500℃，应变速率为5×10^-4～5×10^-1s^-1，最大变形程度为50％。结果表明：喷射沉积5A06铝合金热压缩变形流变应力受变形温度和应变速率的强烈影响，可以用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数形式进行描述。在本研究条件下，喷射沉积5A06铝合金热压缩变形时的热变形激活能Q及应力指数n均随着应变的增加而减小。根据Zener-Hollomon本构方程得出的流变应力拟合值与实测值吻合较好。

5A06铝合金焊接接头裂纹失效分析

针对5A06铝合金焊缝附近出现的裂纹进行了分析。5A06铝合金母材、焊缝及热影响区组织分析结果表明,材料成型后的组织不均匀,并且存在夹杂物,晶内和晶界有析出相出现。采用光学显微镜对裂纹的扩展特征进行分析,结果表明,裂纹在材料边缘夹杂物处启裂,以沿晶的特征进行扩展。采用SEM对断口进行微观和宏观分析,断口中存在二次裂纹,断口为脆性断裂。

5A06铝合金焊接接头性能研究

分别采用手工钨极氩弧焊工艺和搅拌摩擦焊工艺对3mm厚5A06铝合金进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜等分析测试手段,研究不同工艺下的接头组织和性能。结果表明,钨极氩弧焊接头由于热输入量较大生成了粗大的铸态组织,而搅拌摩擦焊接头发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒,导致搅拌摩擦焊接头的抗拉强度和疲劳强度都比钨极氩弧焊接头的高。

电子束焊接5A06铝合金接头Mg元素蒸发烧损行为分析

研究了5A06铝合金电子束焊接后熔池内Mg元素的分布及其对焊缝硬度的影响,并分析了焊接工艺参数对Mg元素烧损行为的影响。结果表明,在接头区域随着熔深的增加,Mg元素含量增加,即烧损程度减小,同时显微硬度增大;随着加速电压和束流的增加,熔深增加,Mg元素烧损率降低;随着焊接速度增加,Mg元素烧损率降低,熔深却减小。为减小Mg元素烧损,在电子束焊时可适当增加焊接的加速电压与束流、加快焊接速度。

5A06和2A12铝合金在硫酸-己二酸中阳极氧化行为及膜层电化学性能

以5A06和2A12铝合金为研究对象,研究了Al-Mg和Al-Cu合金在硫酸-己二酸中阳极氧化行为及其氧化膜的电化学性能,分析合金相对铝合金阳极氧化膜层结构以及耐蚀性的影响.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)进行表面形貌观察,采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)进行膜层的电化学性能评价.结果表明:2A12铝合金恒电压阳极氧化过程中出现两个电流峰值,这说明含铜相的溶解会影响阳极氧化过程;2A12铝合金膜层孔洞不规整,连通现象严重,含铜相的富集促进了氧气的产生,影响了氧化膜的微观结构;相同浸泡时间下,5A06铝合金氧化膜自腐蚀电位更高,自腐蚀电流更低,具有较高的耐蚀性,这是由于Al-Cu合金的孔隙率要比Al-Mg合金高.

5A06铝合金的动态本构关系实验

运用材料试验机和分离式霍普金森压杆装置（SHPB）对3种不同加工及热处理状态的5A06铝合金在常温～500℃、应变率为10^-4～10^3s^-1下的力学行为进行了实验研究。基于Johnson-Cook（JC）本构模型，通过实验数据拟合得到了每种状态下材料的本构模型参量。对Johnson-Cook本构模型中的应变率强化项作了修正，修正后的Johnson-Cook本构模型与实验数据基本吻合，从而确立了3种状态下5A06铝合金的动态本构关系。

5A06铝合金的激光填丝焊接头组织与性能

为了研究5A06铝合金焊接接头的显微组织和力学性能,采用3kW的Nd:YAG激光器填充SAl-Mg5焊丝,对2mm厚的5A06铝合金板进行对接拼焊。焊缝的化学成分基本和基材相同,显微组织在靠近熔合线附近为细小致密的柱状晶,焊缝中心为细小的枝状晶,热影响区宽度为50μm～100μm,晶粒粗化不明显;接头的拉伸强度达到母材的93%以上,延伸率为基材的58%左右;断口位置为热影响区,断裂特性和母材相似,均为韧窝和撕裂棱}昆合型韧性断口。结果表明,在铝合金的激光焊接过程中,填充合适成分焊丝可以消除铝合金激光自熔焊时的凹陷、咬边等宏观缺陷,接头的综合力学性能得到极大改善。