5E61铝合金壁板型材挤压过程的模拟和试验研究

为研究5E61铝合金壁板型材挤压过程变形的规律,本文通过热模拟压缩试验建立了5E61铝合金本构模型,确定了动态再结晶动力学模型中的相关参数。研究结果表明,模具结构和挤压工艺共同决定了热挤压成形过程中金属的变形,其中模具结构对型材挤出速度场的影响最大,挤压工艺影响不明显,模具结构对型材截面的组织影响较小,型材挤出温度场和应变场共同决定型材截面组织的演变;模具温度和挤出速度对料头形状、型材截面温度场及动态再结晶体积分数的影响最大,挤压筒的影响次之,铸锭温度的影响最小。

5E61铝合金板材折弯开裂原因分析

采用体视显微镜、扫描电子显微镜、金相显微镜对5E61-O铝合金板材的折弯开裂样品进行组织观察与分析。观察到折弯样品断口分为强剪切的裂纹起源区与传统的韧性断裂区两个部分;在样品中发现了粗大纤维晶、粗大AlTiEr化合物两种组织缺陷及其在断口中诱发的开裂、二次裂纹行为。该合金板材折弯开裂失效主要由大尺寸脆性化合物引发,需从成分设计和熔铸工艺角度入手,细化大尺寸化合物,改善折弯性能。

焊丝成分对5E61铝合金TIG焊接头组织和性能的影响

为研究焊丝成分对5E61铝合金船板焊接接头组织和性能影响,试验采用Wire-1561,Wire-5B71和Wire-5E613种焊丝对4 mm厚5E61-H116铝合金船板进行非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊),并分析了焊接接头的表面形貌、成形质量、微观组织和力学性能.结果表明,在相同的焊接工艺下,3种焊丝接头焊缝成形质量良好,焊缝中心无肉眼可见气孔.不同焊丝接头焊缝区显微组织差异明显,Wire-5B71焊缝晶粒最小,Wire-5E61焊缝晶粒次之,Wire-1561焊缝晶粒最大.由于Mg元素的固溶强化和Er元素的细晶强化,Wire-5E61接头焊缝区显微硬度最大.对接头试样进行拉伸测试,接头断裂位置主要沿熔合线附近的柱状晶区,此位置显微硬度最低.Wire-1561,Wire-5B71和Wire-5E613种焊丝接头抗拉强度分别为322,323和338 MPa,焊接系数分别为0.83,0.84和0.88,断后伸长率分别为13.0%,14.5%和14.5%,满足实际工程应用.

不同焊丝对Al-6Mg-0.7Mn-0.2Er-0.12Zr合金板材焊接性能的影响

分别以ER5E61、ER5B71铝合金焊丝为填充材料,采用脉冲TIG焊接方法对4 mm厚的Al-6Mg-0.7Mn-0.2Er-0.12Zr合金板材进行对接焊接试验,对比两种铝合金焊丝焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:当焊接电流为140 A时,两种焊丝均可实现单面焊双面成形。采用ER5E61铝合金焊丝焊接,焊接接头的屈服强度为177 MPa,抗拉强度为335 MPa,伸长率为12.15%,焊接系数为87%;采用ER5B71铝合金焊丝焊接,焊接接头的屈服强度为182 MPa,抗拉强度为343 MPa,伸长率为14.11%,焊接系数为90%。由于ER5B71铝合金焊丝中复合添加的Sc、Zr元素进入焊缝组织中,析出的Al_(3)(Sc, Zr)粒子的晶格类型及晶格常数与铝基体的极为相似,错配度极小,当焊丝熔化进入焊缝时,起到了较好的晶粒细化效果,提高了焊接接头的强度。