均匀化温度对6005A铝合金铸锭组织性能的影响

采用金相观察、硬度和电导率测试、扫描电镜观察及能谱分析等方法对6005A铝合金铸锭及不同均匀化温度处理后的铸锭组织进行研究。结果表明:6005A铝合金铸态组织主要由α-Al固溶体和非平衡共晶相组成,第二相主要为Mg_(2)Si、AlFeSi相。在450~500℃均匀化处理时Mg_(2)Si从固溶体中析出。随着均匀化温度继续升高,Mg_(2)Si及非平衡共晶相逐渐回溶到基体中,从α-Al固溶体中析出的Mn、Cr元素与板条状的β-AlFeSi相结合,使板条状的α-AlFeSi相转变为断续球状的α-Al(FeMn)Si相和α-Al(FeMnCr)Si相,铸锭在570℃均匀化效果最佳。随着均匀化温度升高,铸锭硬度先降低后升高再降低,导电率呈现先升高后降低趋势。α-Al基体中析出细小的α-Al(FeMn)Si、Al(FeMnCr)Si弥散相尺寸随均匀化温度的升高逐渐增大。

熔体处理工艺对6005A铝合金铸锭质量的影响

针对6005A铝合金铸锭的熔铸工艺,采用低倍组织分析、拉伸测试、金相分析等手段对不同熔体停留时间生产的铸锭进行分析,研究了熔体处理工艺对铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:熔体停留时间对铸锭的晶粒尺寸、疏松等级、晶粒圆整度、力学性能均有不同程度的影响。当熔体停留时间≤5 h,铸锭晶粒尺寸随熔体停留时间的延长而缓慢增大,晶粒圆整度、力学性能等基本维持不变;当熔体停留时间超过5 h时,晶粒尺寸急剧增大,晶粒圆整度、力学性能等显著降低。熔炼过程中控制熔体停留时间≤5h,可降低由于熔体停留所带来的不利影响。

大规格7A04铝合金铸锭裂纹缺陷的研究

采用电磁铸造法制备880 mm规格直径的7A04铝合金铸锭,通过工业CT扫描、SEM和EDS等检测分析手段研究了该铝合金铸锭中裂纹缺陷的形成原因和抑制措施,同时对缺陷附近区域微小缺陷的数量与分布进行了分析。结果表明,该铸锭出现裂纹的实质为Al_(2)O_(3)(氧化物)和少量Fe元素富集,位置靠近铸锭中心区域。观察微小缺陷其数量随半径尺寸的增大而略有减少,且大于40μm的缺陷占比最大。通过分析,微小缺陷的形成与裂纹缺陷的形成有关。在铸造前从合金熔体中去除夹杂物和气体氢,完善除气、扒渣等工艺过程是避免这些缺陷的方法。

6005A铝合金空心型材压弯工艺成形特性研究

采用有限元数值模拟技术,对6005A铝合金空心型材压弯过程进行系统研究,定量研究了型材壁厚、模具辊轮直径、辊轮间距和型材高宽比对型材压弯成形质量的影响。采用中心复合法进行了试验设计,并通过灵敏度分析得到了各工艺参数对型材压弯回弹的影响程度的大小。结果表明,在所选取的工艺参数中,型材壁厚对成形最大减薄率、最小减薄率和截面畸变的影响最大;型材高宽比对型材回弹影响最大。采用二阶响应面建立了各变量与各成形性能之间的定量关系。研究结果可为铝合金空心型材压弯成形质量的控制提供参考。

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铝合金大直径圆铸锭生产技术

铝合金圆铸锭的气幕铸造工艺是当今世界上最先进的技术之一,以其具有生产效率高、劳动强度低、铸锭质量好、成品率高等优点,得到广泛应用和迅速发展。对采用德国VAW公司的Air VeilTM气幕铸造技术生产6005A铝合金大直径圆铸锭时的熔炼、净化、铸造、铸锭均匀化工艺进行了阐述。

8006铝合金超大规格扁锭生产工艺研究

在8006铝合金640 mm×2400 mm超大规格扁锭生产中,熔体纯净度难以控制,铸造过程对水温变化异常敏感,导致成型困难.从原材料、熔体精炼、在线过滤三个方面采取措施保证熔体纯净度,并通过试验确定了合适的铸造工艺参数.对熔体的纯净度、扁锭的外观及内部组织检测表明,采取的措施可有效控制熔体的渣含量,保证铸锭顺利成型.

再生6061铝合金圆铸锭缺陷分析

采用金相显微镜、扫描电子显微镜对再生6061铝合金圆铸锭的铸造缺陷进行了分析,研究了几种典型铸造缺陷的形态特征和化学成分,并判定铸造缺陷类别。研究结果表明:再生6061铝合金圆铸锭主要缺陷包括氧化物夹杂、针孔、氯化物夹杂和缩松等。其中氧化物夹杂分为氧化铝和氧化镁两类;针孔的尺寸较小,分布较为均匀;氯化物夹杂的尺寸较大,且带有疏松的特征,分布无明显规律性;缩松和Mg_(2)Si的区别主要在于形态,前者结构简单,长径比较小。

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。

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。

Fe添加方式对8021铝合金铸锭组织性能的影响

采用铁剂和Al-Fe中间合金两种方式添加Fe元素制备了生产药品包装铝箔用的8021铝合金铸锭,采用高分辨率扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和元素面分布技术(EDS-Mapping),研究了铸锭中合金元素的分布和第二相粒子的微观形貌及分布特征.结果表明,在8021铝合金铸锭中Fe元素主要偏聚于晶界处.其中使用铁剂所生产的铸锭,Fe元素在晶界处含量远高于在基体中的含量;使用Al-Fe中间合金生产的铸锭,Fe元素在晶界与基体中的含量差异较小,分布更为均衡.Fe元素熔点高,较低的合金化温度导致Fe元素无法充分扩散溶解至基体内,因此在晶界富集.在晶界析出的针状第二相降低了合金铸锭的加工性能.采用Al-Fe中间合金生产铸锭,不仅可以降低Fe元素的损耗,同时能提升铝合金铸锭的力学性能.

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。

铝合金铸锭孔隙辨识及孔隙率测定方法

本试验根据铝合金铸锭孔隙的显微特征,准确地辨识出铸锭中的孔隙,即疏松和气孔。再通过分析软件的物相分析程序,定量测定孔隙的面积,进而计算出铸锭的孔隙率,并确定铸锭孔隙率软件分析检测方法。

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。

2A12铝合金圆铸锭疏松产生原因及防止措施

2A12铝合金以优良的性能广泛应用于航空航天等工业领域。大规格圆铸锭易出现疏松缺陷,影响最终产品的综合性能。对2A12铝合金圆铸锭生产工艺和铸锭组织分析表明,疏松为补缩型疏松。系统分析了2A12铝合金半连续铸造过程中熔体的氢含量、化学成分、铸造工艺参数以及环境湿度对疏松的影响。提出了减少2A12铝合金铸锭疏松缺陷的措施。

关于6111铝合金扁铸锭裂纹的研究

针对6111铝合金铸锭裂纹的产生原因如化学成分对裂纹缺陷的影响、细化剂Ti对裂纹缺陷的影响、熔体质量对裂纹缺陷的影响、铸造工艺处方对裂纹缺陷的影响、水质及水分布对裂纹缺陷的影响进行了分析。提出了降低缺陷的相应措施,如化学成分的合理设计、熔体质量控制要求、铸造工艺处方设定、水质及水分布监控。经过实践6111铝合金扁铸锭裂纹得到有效控制。

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%。