膜层厚度对6061铝合金黑色微弧氧化陶瓷膜层结构与性能的影响

为了明确膜层厚度对铝合金黑色微弧氧化陶瓷膜层的黑度、耐蚀性和硬度的影响规律,促进其实际应用,在硅酸盐-钒酸盐复合溶液体系中对6061铝合金进行微弧氧化处理,通过控制微弧氧化时间获得具有不同膜层厚度的铝合金黑色陶瓷膜层。利用测厚仪、粗糙度测量仪、SEM和EDS对黑色陶瓷膜层的表面结构、膜层成分和粗糙度等进行表征,并借助色差仪、维氏硬度计和电化学工作站等研究了膜层厚度对陶瓷膜层的黑度、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:膜层厚度对黑色陶瓷膜层的表面形貌、粗糙度、显色特性、硬度和耐蚀性有较大影响。随着微弧氧化时间延长,膜层厚度增加,膜层表面更为粗糙,表层放电微孔数量减少,放电微孔孔径增大;当膜厚达到30.786μm时,陶瓷膜层的放电微孔显著增大,孔径达到10μm。随着膜层厚度增加,陶瓷膜层的黑度增加,显微硬度提高,但耐蚀性先增强后降低。当膜层厚度为20.781μm时,陶瓷膜层的黑度和硬度较高,耐蚀性最好,其在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度为1.093×10^(-6) A/cm^(2)。

热轧变形量对含0.5%B的6063铝合金晶粒取向、织构及再结晶的影响

借助SEM、EBSD、EDS等测试手段,研究了轧制变形量对含0.5%B的6063铝合金的晶粒取向、形变织构以及再结晶的影响。结果表明:随着轧制变形量的增加,晶粒越来越细小,越来越扁平,晶粒取向趋于一致,小角度晶界密度增加。轧制变形可以明显改变铝合金内部织构占比,合金随着压下量的增加,S织构和Brass织构占比变少,Cube织构和Goss织构的占比变多。均匀化热处理会使样品的再结晶晶粒增加至87.4%,轧制会使再结晶晶粒数量急剧下降,但是随着变形量的增加,再结晶晶粒数量会缓慢增加至1.18%。

热轧变形对含0.5%B的6063铝合金导电率和组织性能的影响

借助导电率测试仪、电子万能材料试验机、场发射扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM),研究轧制变形量对含0.5%B的6063铝合金的导电性能、力学性能和显微结构的影响。结果表明:随着轧制变形量的增加,晶粒越来越细小。在增强合金拉伸强度、硬度的同时,合金的导电率并没有降低,轧制状态下的合金导电率高于铸态和均匀化的合金,其中导电率最高的为50%轧制变形量的合金,达到57.11%IACS,此时合金的抗拉强度达到128 MPa,伸长率为15.9%。当合金的最高轧制变形为75%时,抗拉强度为162 MPa,伸长率为10.35%,导电率为56.58%IACS。

6061铝合金FSW接头组织与耐蚀性能的研究

对4 mm厚的6061-T6铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,通过浸泡腐蚀试验和电化学腐蚀试验研究焊缝腐蚀性能,采用金相显微镜、透射电镜等观察接头的微观组织。结果表明:6061铝合金FSW焊核区晶粒显著细化,晶界第二相较少;焊核区的耐剥落腐蚀和晶间腐蚀性能优于热影响区的;焊核区比热影响区的腐蚀电位较高,腐蚀电流密度较小,焊核区表现出更好的耐腐蚀性能。

6061铝合金磁控钨极氩弧焊接电弧特性的模拟研究

以6061铝合金磁控钨极氩弧焊(GTAW)的焊接电弧为研究对象,建立GTAW三维模型,对比分析了无外加磁场和外加横向磁场作用下焊接电弧的电流密度、洛伦兹力以及温度场的变化规律。结果表明,未施加磁场时,电弧具有高度的对称性,内部电流密度最大值达到了2.66×10^(7)A/m^(2),洛伦兹力最大值达到了1.21×10^(5)N,电弧最高温度达到14862.4 K,径向上电流密度呈单峰分布,洛伦兹力呈双峰分布。随着横向磁场的施加,电弧发生偏转,洛伦兹力迅速增大,在磁场强度为0.2 m T时,洛伦兹力最大值增大到1.51×10^(5)N。偏转后电弧弧长增加,电势增大。

旋转摩擦挤压加工对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响

采用旋转摩擦挤压(rotational friction extrusion,RFE)工艺对不同时效态6061铝合金进行加工,研究RFE对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:RFE能够破碎6061铝合金中的难熔AlFeMnSi相,导致合金中的AlFeMnSi相细小且分布均匀。预析出粗大Mg2Si相在RFE加工过程中摩擦热和变形作用下,回溶后重新析出,致使预析出粗大Mg2Si相对材料动态再结晶中的粒子激发形核(particle stimulated nucleation,PSN)机制无影响,RFE加工后的晶粒尺寸变化较小。RFE使淬火态6061铝合金强度下降,但长时间时效态6061铝合金经RFE加工后强度得到提升。然而,RFE加工的材料内部存在孔洞,合金断后伸长率降低。

6061铝合金自润滑热锻条件下工件和模具摩擦磨损特性

基于热锻条件,使用销-盘摩擦设备对6061热锻铝合金和H13钢基自润滑模具材料进行了高温对磨实验,通过电子探针和能谱仪分析了不同工况下工件和模具的磨损机理。结果表明,随着载荷的增加,工件和模具之间的摩擦因数与磨损率先降低后升高;随着转速的增加,工件和模具之间的摩擦因数增大,磨损率呈倍数增加;当载荷为12 N、转速为100 r·min^(-1)时,工件和模具之间的摩擦因数最小,其值为0.416,磨损率仅为24.591 mm 3·N^(-1)·m^(-1);随着转速和载荷的增加,工件和模具之间的粘着磨损加重并且逐渐出现磨粒磨损和氧化磨损。

稀土Y改性6063铝合金阳极氧化及耐蚀性研究

通过对含稀土Y的铸态及挤压态6063铝合金进行阳极氧化,研究了阳极氧化膜在6063铝合金上的形貌,并分析了其对合金硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:与普通的6063铝合金相比,稀土Y改性6063铝合金氧化膜与基体结合紧密且表面致密无缺陷,其挤压态表面粗糙度Sa值最小,为1.36。阳极氧化膜化学成分主要为氧化铝,作为覆膜的氧化铝能显著提升合金表面硬度。通过对覆膜后挤压态稀土Y改性6063铝合金的自腐蚀电位研究,发现自腐蚀电流密度较小,总阻抗值较高,且在高频区表现为容抗弧的特性,耐蚀性更好。

Ni中间层对6061T6铝合金板/08Al异种金属电阻点焊接头的力学性能及组织的影响

通过在钢板上添加Ni中间层,成功实现了6061T6铝合金板与08Al钢板的可靠连接,显著提高了铝/钢点焊接头的力学性能。研究结果显示,采用预制Ni中间层工艺可控制Ni中间层在钢板上的厚度与分布,减少Al-Fe脆性金属间化合物的形成;相较于直接添加Ni箔中间层,预制Ni中间层工艺能有效增大焊核直径;钢板上激光熔覆Ni层的铝/钢电阻点焊接头最大拉剪力较高,比无中间层的接头最大拉剪力增大了35.5%。

6061铝合金搅拌摩擦沉积增材修复工艺及修复区性能

为了探讨修复工艺及模拟凹槽缺陷尺寸对搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)修复区组织及性能影响规律,对5 mm厚AA6061-T6板进行AFSD修复工艺试验.结果表明,对于3 mm深度、6~24 mm不同宽度凹槽缺陷,采用主轴转速400 r/min、移动速度150~300 mm/min修复工艺均能实现沉积层与基板的有效冶金连接.当凹槽宽度小于送料棒直径时,可以获得完全致密无缺陷的修复区;修复区附近可划分为修复沉积区、热力影响区、热影响区及母材.沉积区完全由细小等轴晶组成,晶粒尺寸相当于基材晶粒尺寸的9.1%~12.8%;在沉积区内主要强化相β"相几乎全部溶解,平均硬度为母材硬度的71.6%.在400 r/min和300 mm/min工艺下,凹槽宽度12 mm修复态力学性能最佳,抗拉强度和断后伸长率分别为197.4 MPa和10.92%,试样均断裂于母材热影响区与热力影响区的交界处,具有韧性断裂模式.当凹槽宽度为24 mm大于送料棒直径时,在400 r/min和150 mm/min工艺下力学性能最佳,修复态抗拉强度和断后伸长率分别为178.9MPa和7.74%,此时产生于沉积层与基材结合界面的弱连接是影响修复性能关键因素.

基于表面粗糙度和反射率多目标优化的6061铝合金超精密车削工艺研究

目的探究工艺参数对6061铝合金滚压件超精密车削性能的影响,对工件超精密车削加工表面粗糙度和表面光学反射率进行协同优化研究。方法首先,对6061铝合金材料表面进行单向超声振动滚压以提高工件表面质量。其次,设计了四因素四水平的超精密车削正交试验,研究了切削工艺参数(主轴转速、进给速度、背吃刀量、刀尖半径)对6061铝合金滚压件表面粗糙度及表面光学反射率的影响规律。最后,采用灰色关联分析方法,将多个工艺目标参数优化问题转化为单目标的灰色关联度优化问题,通过超精密车削试验对优化结果进行验证。结果主轴转速对表面粗糙度Ra和Sa的影响最显著,其次是刀尖半径和背吃刀量,进给速度的影响最小;工艺参数对可见光波段和中红外光波段反射率的影响程度与表面粗糙度一致,各参数按对近红外光波段反射率影响程度由大到小的顺序依次为背吃刀量、刀尖半径、进给速度、主轴转速;通过灰色关联分析获得优化工艺参数组合为主轴转速3000 r/min、进给速度10 mm/min、背吃刀量5μm、刀尖半径0.5 mm,此时对应的表面粗糙度R_(a)和S_(a)分别为2.162 nm和7.855 nm,可见光、近红外光、中红外光波段反射率分别为88.892%、88.893%、97.788%。结论通过优化结果能够有效降低表面粗糙度、提升表面光学反射率,对制造高水平金属反射镜具有十分重要的现实意义和研究价值。

TiB_(2)颗粒增强6061铝合金的组织及力学性能

TiB_(2)颗粒对铝合金有良好的强化作用。通过超声辅助重熔稀释法制备TiB_(2)/6061复合材料,研究了TiB_(2)颗粒对铸态及挤压T6热处理态6061铝合金的微观组织及力学性能的影响。研究结果表明:添加2wt%TiB2颗粒后,铸态平均晶粒尺寸从未添加TiB_(2)的355.7μm细化至117.5μm;TiB_(2)颗粒可以促进再结晶过程中的形核,并抑制晶粒长大;挤压热处理态TiB_(2)/6061复合材料的屈服强度为330 MPa、抗拉强度为385 MPa,相比未添加TiB_(2)的合金分别提高了11.8%和7.0%,其主要强化方式为热错配强化和Orowan强化。

6063铝合金生产工艺过程温度控制的探讨

6063铝合金是铝-镁-硅体系中的一种中等强度热处理强化合金,Mg和Si是6063铝合金的主要合金元素。对6063铝合金的生产进行了探索和实践,探讨了6063铝合金生产过程中温度控制的最佳工艺参数。

6063铝合金CMP中络合剂构效关系研究

6063铝合金因其独特的性能,在各个行业有着广泛的应用。化学机械抛光(CMP)作为一种超精密加工技术可以实现平面全局平坦化,得到超光滑的镜面效果。为了提高6063铝合金的抛光效率,研究了不同基团(氨基、羧基)络合剂对铝合金抛光速率、表面粗糙度的影响及作用机理,利用电化学工作站及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了不同基团络合剂对6063铝合金CMP加工影响机制。研究发现:在含双氧水的抛光液体系中,羧酸类络合剂对6063铝合金抛光性能的提高程度要大于胺类及氨基酸类络合剂,同时随着羧酸类和胺类络合剂的碳链增长,材料去除速率和表面质量均得到提高;氨基酸类络合剂表现出不同于羧酸类和胺类络合剂的规律,即随着碳链的增长,材料去除速率呈现下降的趋势。由XPS和电化学分析可知,两种不同基团络合剂的加入会在铝合金表面形成吸附层,保护铝合金表面,且长碳链的羧酸类及胺类络合剂有助于铝合金表面的腐蚀溶解,进而提高抛光速率。

脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形微观组织的影响

通过在流动摩擦挤压成形过程中施加脉冲电流,研究了脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形性能的影响,同时,借助EBSD和TEM研究了脉冲电流对变形区材料组织演变的影响规律。结果表明:脉冲电流降低了材料的变形抗力,提高了材料的流动性,在下行速度0.6 mm·min^(-1)、转速950 r·min^(-1)以及下压量3 mm条件下,施加3800 A的脉冲电流可使6061T6铝合金的流动摩擦挤压成形高度从15 mm提高到20 mm。脉冲电流的施加促进了变形过程中再结晶的发生,细化了不同变形区的组织,并提高了变形区大角度晶界的比例;流动摩擦挤压成形后材料内部存在大量的线性位错、网状位错以及由位错攀移形成的位错墙;施加脉冲电流后,材料在搅拌力和挤压力的复合作用下发生大塑性变形,晶粒破碎,形成大量的纳米晶。

6061铝合金/AZ31镁合金异种金属搅拌摩擦焊温度场的数值模拟

使用COMSOL Multiphysics有限元软件建立了6061铝合金/AZ31镁合金异种金属搅拌摩擦焊的三维传热模型,实现了搅拌摩擦焊接温度场的模拟,并分析了焊接速度、搅拌头转速参数对温度分布的影响。结果表明:焊接过程中高温区域温度场呈椭圆状分布,温度最高处位于搅拌头后方镁板侧,且轴肩接触处的尤为突出。随着焊接速度的增加、搅拌头转速的减小,高温区域的面积减小,峰值温度明显降低。焊接速度比搅拌头转速对温度场的影响更为显著。

6061铝合金/DP600钢电阻点焊接头特征及力学性能

目的提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能,以满足该焊接结构在汽车工业中的应用。方法对6061-T6铝合金与DP600双相钢分别进行了直接电阻点焊试验及添加Ni中间层的电阻点焊试验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪分析了接头界面宏微观组织、化学成分、元素分布等,此外还采用接头拉剪试验进行了2种接头的力学性能测试,并对接头的断口形貌及断裂模式进行了分析。结果直接点焊接头熔核界面形成了厚度约为2.5μm的金属间化合物层,主要金属间化合物为靠近铝合金侧的Fe_(2)A_(l5)及靠近高强钢侧的Fe_(4)Al_(13)。直接点焊接头的拉剪载荷为3.1 kN,失效形式为界面断裂,断口呈以脆性为主的混合断裂特征。添加Ni中间层的点焊接头界面形成了Ni_(4)Al_(13)、Ni_(2)Al_(5)金属间化合物,抑制了焊接过程中Al-Fe互扩散并降低了Al-Fe金属间化合物的形成以及硬脆性Al-Fe金属间化合物对接头力学性能的影响,使接头拉剪载荷提高了67.7%,达到了5.2 kN,断口呈以韧性为主的混合断裂特征。结论添加Ni中间层可显著提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能。

6061铝合金搅拌摩擦增材堆焊工艺研究

采用搅拌摩擦增材制造技术进行A6061铝合金表面堆焊工艺试验。采用光学显微镜和扫描电镜观察堆焊层的晶粒组织形貌,分析工艺参数对堆焊层形状尺寸和晶粒尺寸的影响,并进行拉伸性能测试。结果表明:在其他工艺参数不变的情况下,金属棒料的旋转速度为338 r/min,送料速率为440 mm/min,刀具底部与金属底板表面的间隙为2.8 mm时,热塑变材料在长度方向的堆焊铺展效率最高;堆焊层的晶粒尺寸随着送料速率逐渐增加,表现为先显著减小而后逐渐趋缓;堆焊层的晶粒尺寸随着金属棒料旋转速度增加而增加;堆焊层各区域中的晶粒尺寸大小排列顺序为:中心>上方>下方;堆焊层材料的抗拉强度和屈服强度均略高于锻件材料,两者的延伸率则基本相当,堆焊层拉伸断口为典型延性断裂形貌。

均匀化退火对6061铝合金挤压棒材组织性能的影响

研究了均匀化退火对6061铝合金圆铸锭组织性能的影响.结果表明,均匀化退火后,消除或减少了6061铝合金圆铸锭晶内应力和内偏析,使铸造组织更加均匀.与未均匀化退火的圆铸锭相比,均匀化退火后的圆铸锭挤压突破压力低10%~20%,挤压棒材表面质量更好,强度更高.本试验为优化6061铝合金的挤压工艺提供了参考.

6063-T5铝合金散热器厚板搅拌摩擦焊工艺研究

为探索大型宽幅翅片散热器铝合金厚板的FSW工艺,采用厚度为20.5 mm的6063-T5铝合金翅片散热器挤压型材作为试验材料,通过静龙门式二维生产型设备进行FSW。焊后利用光学显微镜、显微硬度仪和电子万能拉伸试验机对接头进行了金相分析、显微硬度分析和拉伸、弯曲力学性能测试。试验结果表明,在转速600 r/min,焊接速度140 mm/min的焊接工艺参数下,接头抗拉强度为158.0 MPa,为母材强度的87.7%;焊缝区相比母材有一定程度的硬度降低,接头存在两个明显的硬度软化区,分别是前进侧和后退侧热影响区,最低硬度值约33 HV;接头拉伸断裂方式为韧性断裂,接头弯曲到180°均不发生断裂。证明该FSW工艺可以获得表面成形良好、无宏观缺陷的焊接接头,其显微组织和力学性能测试结果满足工程应用要求。