光伏铝型材用6005合金成分优化及应用

文章分析了光伏铝型材用6005合金的力学性能机理,通过正交试验方案,研究了不同的硅、镁含量对6005合金抗拉强度、抗压强度和延伸率的影响,确定了合金成分范围:硅含量0.63%~0.67%,镁含量0.55%~0.59%。通过生产试验和实践,验证了优化成分后合金的力学性能优良且稳定,时效强化效果好,有利于铝型材厂提高型材挤压生产效率和成品率。

时效处理对含Sc的6005A合金微观组织和腐蚀性能的影响

通过拉伸测试、晶间腐蚀测试、金相、扫描电镜及透射电镜观察研究了人工时效对含Sc的6005A合金微观组织、力学性能以及晶间腐蚀性能的影响。结果表明,添加Sc可以有效的提升峰时效态6005A合金的拉伸性能(抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达366 MPa、334 MPa、15.4%),扫描断口呈塑性断裂特征。时效初期,晶间腐蚀敏感性随时效时长的增加而增加,直到峰时效晶间腐蚀敏感性达到最大,随后晶间腐蚀敏感性减弱。

轨道交通用6005A合金复杂断面生产工艺

挤压宽展比、宽厚比和壁厚差较大的型材多采用搅拌摩擦焊方式焊接,这对型材之间的对接焊间隙提出严格的要求,导致型材的生产难度较大。从模具结构、挤压工艺,尤其是在线淬火工艺方面解决壁厚差较大型材的生产难点,改善型材的整体侧弯问题。对型材部分位置的侧弯情况进行统计,明确侧弯典型位置,在定尺锯切环节进行避让,保证复杂截面型材的顺利供货。

低时效温度下不同时效时间对6005A合金产品力学性能的影响

研究了低时效温度下不同时效时间对6005A铝合金型材显微组织、拉伸性能和弯曲性能等方面的影响规律,并对规律成因进行了分析。试验结果表明,随着时效时间的延长,试样的原子聚集态析出数量增多且弥散分布程度增大,而基体内部固溶体的过饱和程度逐渐减小。试样的屈服强度和抗拉强度随着时效时间的延长逐渐升高,而延伸率逐渐降低。这些变化与显微组织的变化密切相关。此外,随着时效时间的延长,试样弯曲角度逐渐减小。这与晶界附近相的析出、硬质相的形成以及位错的运动等显微结构变化有关。在实际生产过程中,可以根据具体的产品要求,选择合适的时效时间。

机器学习法预测不同应力比6005A-T6铝合金疲劳裂纹扩展速率

本文开展了不同应力比(R为0.05,0.1,0.3,0.5,0.6)条件下的6005A-T6铝合金紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展速率试验,在此基础上采用BPNN、SVR、KNN和XGboost共4种机器学习方法,比较了4种机器学习方法预测6005A-T6铝合金疲劳裂纹扩展速率的能力;作为对照组,利用试验数据拟合得到了传统的Forman疲劳裂纹扩展率方程。结果表明:应力比R对6005A-T6铝合金裂纹扩展速率存在显著影响,相同应力强度因子范围ΔK下,裂纹扩展速率da/d N随R增大而提高,且R的增大会使裂纹更早进入稳定扩展阶段;4种机器学习模型建立的裂纹扩展率预测内推模型均能体现裂纹扩展过程中速率的非线性变化特征,且对试验数据的拟合系数r^(2)均达0.99以上,普遍高于Forman方程的0.82;4种机器学习模型建立的裂纹扩展率预测外推模型,BPNN算法的拟合系数r^(2)仍高于0.99;KNN算法消耗的训练时间最短,XGboost算法具有最佳的疲劳裂纹扩展速率内推预测能力,而BPNN算法则具有更好的扩展率外推预测性能表现。

6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验,分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响;并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变,揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为.结果表明,典型参数下(转速1000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区;型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动;疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷,试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征,断裂发生在前进侧热影响区位置.

6005A铝合金的冲击动态本构模型及其有限元验证

6005A铝合金材料在交通运输和航空航天等领域的使用中不可避免地会受到高应变率载荷条件的影响。为了研究这种材料的冲击动态力学性能,对6005A铝合金进行了准静态和动态压缩实验。实验结果表明,在高应变率加载下,6005A铝合金具有应变硬化效应、应变率强化效应和热软化效应。基于实验结果,提出了一种改进的Johnson-Cook本构模型,且改进的模型所得结果与实验拟合曲线吻合良好。为了便于工程实际应用,本文使用数值积分算法对改进的模型进行编程实现,用于6005A铝合金的冲击动态压缩数值模拟,进一步证实了改进的模型的合理性。

第一性原理研究应力对6005A铝合金电子结构和弹性性质的影响

6005A铝合金中的纳米析出相可以有效提高合金的力学性能。然而,纳米级的尺寸和取向变化极大地阻碍了对析出相之间的潜在关系和晶体结构的理解。因此,本文用第一性原理计算研究了6005A铝合金中Mg_(5)Si_(6)、Mg_(9)Si_(5)和Mg_(2)Si 3种析出相在有无应力条件下的结构稳定性、力学性质和电子结构。无应力条件下的计算结果与以前的实验和理论结果符合得较好。结果表明,压缩应力不仅会增加3种析出相的韧性,还会降低Mg2Si的带隙。此外,应力条件下会普遍提高析出相的生成焓和内聚能,从而降低其稳定性,促使亚稳态析出相向稳态析出相转变。这些发现将有助于进一步理解6005A铝合金析出相的结构行为和力学性能,对改善6005A铝合金性能具有理论指导意义。

含缺陷的A6005铝合金FSW接头疲劳性能研究

双轴肩搅拌摩擦焊由于其接头结构设计简单、轻便等优点被逐步推广使用。“复兴号”高速列车中底板、平顶、裙板、隔墙、高压箱底板等均采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺。在双轴肩搅拌摩擦焊过程中,一般容易产生未焊满、错边、轴向偏移等焊接缺陷。然而,在判定上述缺陷的失效尺寸、失效形式及失效周期时,国内外相关行业尚没有一套严格的标准。通过对不同尺寸的缺陷进行常规力学性能、疲劳性能等相关试验。结果表明:含未焊满缺陷的焊接接头的抗拉强度较无缺陷的抗拉强度降低约15%,硬度降低约10%,焊缝处残余应力水平升高约20%。对焊接接头的疲劳性能进行了研究,获得了各试样的S-N曲线,并进行了分析,结果表明:应力比R=0.1,频率60 Hz下,随着未焊满缺陷尺寸的增大,疲劳性能降低。

电池托盘用6005A铝合金锻件折痕缺陷分析

主要阐述了新能源电池托盘用6005A铝合金折痕缺陷产生的原因。采用金相显微镜(OM)观察微观组织形貌,利用扫描电镜(SEM)及微区表面成分分析(EDS)进行微区合金元素种类分析。结果表明:6005A铝合金折痕的组织形貌为带状的析出相聚集区,折痕上、下部区域纤维状晶粒延展方向不同。折痕产生于锻造过程,坯料局部位置因应力过大,造成了工件表面与内部金属流方向存在差异,而不同方向的金属流交界处因摩擦作用导致该位置回溶相重新析出,构成了微观上的密集分布区域。可通过优化模具设计、调整锻造工艺,降低该位置的应力来进行避免。

高速列车用6005A合金焊接接头组织与性能研究

采用进口 5 3 5 6焊丝对国产 60 0 5A铝合金进行熔化极惰性气体保护焊 ,对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究 .结果表明 ,60 0 5A铝合金焊接接头的力学性能低于基体的性能 ,热影响区内的软化区是焊接接头的最薄弱环节 。

在线挤压淬火对地铁列车用6005A合金力学性能及微观组织的影响

对地铁列车车体用 60 0 5A铝合金进行了在线挤压淬火正交实验和透射电镜分析 ,研究了挤压温度、挤压速度、淬火方式对合金力学性能的影响。结果表明 :淬火方式对合金性能的影响最大 ,水淬可使合金获得高的力学性能 ;提高挤压温度和挤压速度也可在一定程度上提高合金力学性能。透射电镜分析表明 ,在线挤压淬火工艺对合金力学性能的影响实质上与 β'强化相的数量、大小。

6005A合金的淬火敏感性

利用TTP曲线的测定和透射电镜分析对铝车车体大型材用 6 0 0 5A合金的淬火敏感性进行了研究。结果表明 ,6 0 0 5A合金的HB与σb 的TTP曲线鼻温均在 370℃左右 ,高温区淬火敏感性并不太高 ,但中温区 (2 80～ 40 0℃ )淬火敏感性极高 ,低温区则介于二者之间 ;大型材生产中在线挤压后淬火时 ,型材出口温度最好应大于 480℃ ,自 480℃空冷到分解危险温度 40 0℃时间最好小于 6 0s,此后要快速淬火通过中温危险区。透射电镜分析表明 :随着等温时间的延长 ,6 0 0 5A合金过饱和固溶体不断分解为平衡析出相Mg2 Si,强化效果减弱 ,同时抑制了强化相 β'的析出 ,合金的力学性能也随之降低。

T6时效和T6I6时效对6005A铝合金微观组织和性能的影响

采用硬度测试、晶间腐蚀试验,透射电镜(TEM)和高分辨透射电子显微(HRTEM)分析研究6时效和T6I6时效工艺处理对6005A铝合金硬度和晶间腐蚀性能的影响。结果显示:6005A铝合金经T6峰时效175℃、12 h后,虽然硬度达到了120 HV,但存在严重的晶间腐蚀倾向,腐蚀深度约为100μm,同时,晶界上的析出相呈不连续分布,尺寸较小;经T6I6时效处理后,晶内生成细小的析出相,同时晶界的析出相呈不连续分布,但尺寸较大,此时合金可获得更高的峰值硬度(127 HV),而且其抗腐蚀能力得到显著提高,腐蚀深度约为30μm。

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能特征

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸实验机和显微硬度计对6005A铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明:焊核区为细小的等轴晶,几乎所有粒子溶于基体;热机械影响区呈现为被拉长的畸变晶粒,且存在大量的位错;热影响区的组织明显粗化,处于过时效状态。与母材相比,搅拌摩擦焊接头的强度及伸长率均有下降趋势,且接头出现软化,最小硬度值出现在前进侧的热影响区内。搅拌头旋转速率为1200r/min、焊接速率为200mm/min时可获得优质接头,抗拉强度达到母材强度的72%,伸长率达到母材的69%。

人工时效对6005A铝合金晶间腐蚀性能的影响

采用硬度测试、晶间腐蚀试验、金相及透射电镜观察研究人工时效对6005A铝合金晶间腐蚀性能的影响。结果表明:6005A铝合金在固溶水淬后进行人工时效,晶间腐蚀敏感性随时效时间的延长而变化;时效初期,合金的晶间腐蚀敏感性很低,随时效时间的延长,晶间腐蚀敏感性增加;时效12 h时,合金硬度达峰值,同时晶间腐蚀敏感性也达最大,随后晶间腐蚀敏感性减弱,出现点蚀。6005A铝合金晶间腐蚀敏感性与晶界有关,点蚀的引入与晶内Q′相的析出长大有关。

考虑动态回复过程的6005A铝合金动态力学模型

客车车厢用6系铝合金构件在碰撞、冲击过程中会在短时间内产生很大变形,其变形过程中动态力学行为是结构设计中的核心问题。采用Instron系列拉伸试验机,对6005A型铝合金经T6热处理后的试样进行动态拉伸试验,获得材料应变率从0.001 s–1到87 s–1范围内,从弹塑性变形直至断裂的完整应力应变曲线。试验结果表明,6005A型铝合金具有一定的应变率效应,随着应变率提升,铝合金材料的屈服极限有所上升而抗拉强度下降。根据试验所得真实应力-应变曲线,建立6005A型铝合金的Johnson-Cook本构模型,并依据位错理论,考虑加工硬化和动态回复过程对于流动应力的影响,对Johnson-Cook模型进行修正。修正模型在试验范围内,很好地预测了中等应变率下材料动态力学行为。

高速列车用6005A铝合金厚板的焊接工艺

采用半自动MIG焊完成了厚度为12mm的6005A-T6铝合金板材的连接,通过正交试验研究了焊接工艺参数对焊接接头抗拉强度及焊缝表面质量的影响.结果表明,各工艺参数对焊接接头抗拉强度影响显著性从大到小依次为:焊接电流,焊接电压,焊接速度和预热温度.考虑焊缝表面质量因素,各工艺参数影响显著性从大到小依次为焊接速度、预热温度和焊接电流.本研究条件下最佳MIG焊接6005A-T6板材的工艺参数为:预热温度200℃,焊接电流180A,焊接电压18.0V,焊接速度12mm/s.焊接后试样接头热影响区内晶粒平均尺寸小于5μm,且无过分长大现象.焊接后板材拉断时为韧性断裂.

火焰加热温度对6005A铝合金焊接接头性能的影响

针对铁路交通车辆用 60 0 5A铝合金型材的焊接变形 ,采用火焰加热方法进行矫正·研究了火焰加热温度对焊接接头抗拉强度、硬度及微观组织结构的影响·实验结果表明 ,当加热温度低于 2 0 0℃时 ,焊接接头的抗拉强度、硬度未降低 ,热影响区内软化区的显微组织未发生明显变化 ;当加热温度超过 2 0 0℃时 ,焊接接头的硬度发生较明显降低现象 。

6005A铝合金型材焊接接头组织与性能

采用国产６００５Ａ铝合金进行焊接试验，并对焊接接头进行了力学性能检测及金相显微组织观察。结果表明，６００５Ａ铝合金的焊接接头焊缝两侧离焊缝中心约１０～１５ｍｍ的地方存在一对对称分布的软化区，其原因是由于焊接热的影响使该部位发生了过时效．对进口的６００５Ａ大型多孔铝型材焊接接头进行分析，发现焊接接头上软化区硬度降低的程度明显较小，这是由于实际的多孔型材在该部位设置有加强筋，加强筋有显著的散热作用，降低了焊接过程中该部位的温升。另一方面，加强筋增大了软化区的承载面积，有机械补强作用。