汽车用6111铝合金板材成形性和烤漆性研究

通过对6111铝合金坯料沿与轧制方向分别呈0°、45°和90°取样进行力学性能测试,采用模拟软件进行成形极限曲线模拟,对比不同预时效与预应变下板材的成形性和烤漆硬化性。结果表明6111铝合金板材具有各向异性,T4和T4P5态下与轧制方向呈0°时强度、应变硬化指数n值及塑性应变比r值均最高;T4P5态下板材成形性最好,其强度最低,延伸率、n值、r值、△r和成型极限值最大,屈强比最小。6111铝合金板材具有良好的烤漆硬化性能,与T4P5态相比其屈服强度提高了97 MPa,2%塑性预应变处理后板材烤漆硬化性能再提高22 MPa。

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。

6111铝合金的铸态组织及均匀化工艺研究

采用光学显微镜、扫描电镜、电导率测试、差示扫描量热仪等手段对6111铝合金的铸态组织以及经过不同均匀化条件下的显微组织进行分析,确定其合适的均匀化工艺。根据显微组织形貌与DCS分析,并结合实际工业生产,得到最优的均匀化处理工艺为560℃×12 h,此时合金中的第二相已比较充分的回溶。

6111铝合金在冷轧过程中织构的变化

采用取向分布函数(ODF)分析并研究了6111铝合金在冷轧过程中织构的演变及轧制工艺对冷轧织构的影响.结果表明,6111铝合金冷轧后,主要轧制织构组分均为Copper织构组分、S织构组分和Brass织构组分;冷轧过程中,在一定条件下会产生较强的旋转立方织构,而且继续轧制时,随着轧板的减薄,旋转立方织构会迅速减弱而Copper,Brass,S等正常轧制织构组分迅速增强.此外,在总轧制形变量相同的条件下,随着道次压下率的提高,轧制织构减弱.

6111铝合金热变形行为及本构方程

利用Gleeble-1500热模拟机,研究6111铝合金在变形温度为350℃～550℃、应变速率为0.01s-1～10s-1的热变形流变应力行为。研究结果表明,6111铝合金为正应变速率敏感材料,且随着变形温度升高抗拉强度减小,其热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,软化机制主要为动态回复;采用Zener-Hollomon参数建立6111铝合金的本构方程,该方程可用于模拟6111铝合金材料一般加载情况下的热成形过程。

AA6111铝合金电阻点焊接头的微观组织特征和准静态失效行为(英文)

对AA6111铝合金电阻点焊接头的显微组织、显微硬度和准静态失效行为进行分析。利用光学金相显微技术和高分辨率硬度测量方法对接头的焊核区、热影响区和母材金属区进行表征。结果表明,焊核区的硬度低于母材金属区的,热影响区的硬度高于或接近于母材金属区的。母材金属板材的硬度沿厚度方向发生变化,为准确分析焊接工艺对接头性能的影响,这种变化需考虑在内。通过准静态搭接剪切试验得到焊接接头的失效载荷和失效模式。所有接头以结合面断裂方式破坏,这种失效模式与焊核区的低硬度现象一致。

6111铝合金固溶工艺多目标优化

利用电子拉伸试验机和维氏硬度计测试不同固溶处理后6111铝合金板的抗拉强度、伸长率和维氏硬度,以固溶温度和固溶时间为自变量,采用响应面模型对抗拉强度、伸长率和维氏硬度进行拟合,并对其进行单目标优化。结果表明:固溶处理工艺参数分别为(540.8℃,31.8 min)、(496.6℃,1.0 min)、(540.6℃,32.0 min)时,抗拉强度、伸长率和维氏硬度达到最大,分别为299.12 MPa、24.95%和106.62;应用第二代非支配排序遗传算法,对多个响应面模型进行优化求解,得到多目标优化模型的Pareto解集,从中可选择使铝合金板综合力性能较好的解,进而获得对应的固溶工艺参数。

基于热冲压工艺的AA6111铝合金热变形行为及本构模型

基于Gleeble-3500热模拟试验机,以AA6111铝合金板材为试验材料,在变形温度为425℃~525℃范围内、应变速率为0.01/s~1.0/s范围内进行了的高温拉伸测试,获得了材料在高温下的真应力-应变曲线.对拉断后的试样进行组织分析,阐述了不同变形条件下AA6111铝合金的组织对其高温流变行为的影响.研究结果表明:在高温下,AA6111铝合金的成形性随温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;采用改进的Arrhenius方程及Zerilli-Armstrong模型构建以温度、应变、应变速率为变量的AA6111铝合金流变应力本构模型,通过参数拟合计算,实验数据与模型计算结果吻合较好.

不同热处理工艺下6111铝合金的组织及抗晶间腐蚀

采用金相显微镜、透射电镜、X射线衍射仪等研究6111铝合金经不同温度固溶、预时效后的组织和晶间腐蚀情况。结果表明,在不同温度固溶和预时效后,晶粒均发生了再结晶,部分晶粒沿着轧制方向拉长,520℃和540℃固溶后的平均晶粒尺寸为60~70μm,560℃固溶后的平均晶粒尺寸略大于520℃和540℃,为80μm左右。520℃固溶、80℃预时效后的抗晶间腐蚀最差,腐蚀深度为191.59μm,Q相在晶界处连续分布,表面晶粒尺寸较小;540℃固溶、80℃预时效后的抗晶间腐蚀最好,腐蚀深度为59.63μm,Q相在晶界处断续分布,并未发现尺寸较小的表面晶粒。

6111铝合金的时效硬化研究

对6111铝合金的铸锭进行均匀化、热轧、退火、冷轧及固溶处理后,研究了其合金自然时效时及人工时效过程中硬度随时间的变化规律。研究表明,该合金具有一定的自然时效倾向,人工时效具有明显的回归现象。在人工时效前的预处理能明显增加人工时效时的硬化速度,提高烤漆硬化能力。

预时效处理对6111铝合金力学性能及析出行为的影响

采用连续退火模拟机研究了预时效处理对汽车用6111铝合金力学性能及强化相析出动力学的影响,运用差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)表征了微观组织的变化,测试了力学性能,运用Avrami方程计算了β″相的析出动力学。结果表明:经180、190、200℃双级预时效处理后的试样,人工时效过程的屈服强度硬化增量显著高于单级预时效处理,分别提高了50%、60%和64%,且均达到了100 MPa以上;伸长率均低于单级预时效处理,分别降低了1%、3%和6%。双级预时效处理后GP区数量增加,人工时效过程形成尺寸更为细小弥散的β″亚稳强化相,密度更高。双级预时效处理后,β″相析出激活能降低,且180℃双级处理后β″相析出激活能最低,仅为62.22 kJ/mol。

6111铝合金温成形数值模拟研究

采用CFT-I型多功能材料表面综合性能测试仪,研究板料初始温度、冲压速度及法向载荷对6111铝合金与H13模具钢之间摩擦系数的影响。利用正交实验得出最优工艺参数组合并进行模拟仿真,通过实验验证有限元模拟的可靠性。研究结果表明:摩擦系数随着温度的升高先减小后增大,随着法向载荷的增加而增大,随着冲压速度的增加而减小;冲压成形后,板料法兰区域温度较低,底面部分温度较高;板料的应力、应变分布规律基本相同,主要发生在侧壁、凸模及凹模圆角处。通过模拟仿真与实验测量可知,零件的最大减薄发生在侧壁区域,凸模和凹模圆角处减薄较小,实验与仿真的厚度分布规律基本吻合,验证了有限元模型的有效性。

固溶前预退火处理对6111铝合金组织与性能的影响

系统研究了固溶前预退火温度对6111铝合金冷轧板和T4P态组织和力学性能的影响。测试了力学性能,计算了LDR值;表征了显微组织、SEM组织和XRD织构构成。结果表明:预退火温度对6111铝合金的屈服强度影响较小;经300℃×2 h预退火处理后,抗拉强度发生明显降低,由245 MPa降低到230 MPa;当预退火温度高于100℃后,伸长率呈直线下降。n值和r值均随预退火温度先升高后降低,n值在200℃时达到最大值0.289,r值在100℃时达到最大值0.958。200℃×2 h预退火处理后,LDR值达到最大值2.005。经300℃×2 h预退火处理后,T4P态基体晶粒尺寸明显长大,在60~150μm范围。200℃×2 h预退火处理试样,T4P态Cube织构体积分数最高,达到了13.5%。

时效处理对6111铝合金组织性能的影响

通过力学测试、透射电镜等分析,研究了自然时效和80、100、120℃预时效处理对6111铝合金板材人工时效硬化性能的影响。结果表明：固溶后经过预时效处理的板材人工时效硬化响应明显高于自然时效处理的,预时效温度120℃的在人工时效阶段强化效果高于预时效80℃和100℃的,人工时效时间越长硬度值越高;在人工时效温度为200℃时达到峰时效所需时间最短,在过时效状态合金材料出现明显的软化现象,人工时效温度200℃时软化效果更显著。自然时效会抑制人工时效过程的强化性能,随自然时效时间的增加,人工时效硬化效果逐渐降低。

新型铝合金6111材质汽车车架结构设计分析

设计车架需要考虑三个因素:一是强度,二是轻量,三是美观。铝合金是用于设计车架最常见的材质,优点在于重量轻和刚性表现最佳,但是很容易传达地面的振动,造成骑乘舒适性不佳,本文将展开新型铝合金6111材质汽车车架结构设计分析研究。

铝合金胶接电阻点焊工艺研究与优化

按照正交试验方案对6111铝合金进行胶接电阻点焊,通过拉伸试验机对焊点的剪切强度进行测量,并利用Matlab软件对试验数据进行分析。试验结果表明:电流对焊点剪切强度影响最大,焊接时间对焊点剪切强度影响次之,压力影响最小。熔核直径和焊点剪切强度在一定范围内呈正相关关系, 6111铝合金的胶接点焊熔核直径(mm)与剪切强度(kN)的回归模型是:y=0.7718x-1.8385;根据试验结果,实现了对6111铝合金胶接电阻点焊工艺的优化,优化结果验证了模型的正确性。

汽车用铝合金热变形行为与热冲压工艺研究

采用有限元软件ABAQUS对铝合金杯形件热冲压成形进行模拟。分析了杯形件热冲压过程中的温度、应力、应变、厚度分布特点以及冲压力变化规律。结果表明,通过铝合金杯形件热冲压成形实验,对成形后的杯形件进行厚度分析,表明有限元模拟是准确的。

考虑预应变与烘烤时效的流动应力模型

建立了考虑预应变和烘烤硬化影响的铝合金流动应力模型.对经历过不同大小、方向预应变和不同烘烤处理的A6111铝合金板料做了不同方向的单拉试验.对比各常用流动应力模型拟合效果后选取H-S模型.对试验和拟合数据进行归纳统计,并分析了各主要影响因素对H-S模型中拟合参数的影响.此流动应力预测模型可帮助提高汽车碰撞仿真的准确性.

基于变摩擦系数的铝合金板料成形性能试验

采用CFT-I型多功能材料表面综合性能测试仪,在边界润滑条件下,测量施加不同载荷时AA6111铝合金和H13模具钢之间的摩擦系数,研究载荷对材料成形性能的影响规律。运用Origin软件分析试验数据,并建立受载荷影响的变摩擦系数模型,对所建模型进行有限元分析及试验验证。研究结果表明,当试验载荷从0.204 MPa增加到4.028 MPa时,摩擦系数随载荷的不断增大而逐渐减小,且减小趋势逐渐变缓。基于变载荷摩擦系数模型与试验测量得到的摩擦系数之间的误差值较小,均在误差允许范围内。仿真与试验的厚度分布规律基本一致,零件的最大减薄发生在凸模圆角处,其法兰边及底面的厚度变化较小,验证了所建摩擦模型的有效性。

基于改进的BP神经网络胶铆接头的力学性能预测研究

利用遗传算法优化BP神经网络的连接权值和阈值,并将改进的BP神经网络应用于胶铆接头力学性能预测中,建立了胶铆接头最大拉剪力预测模型。结果表明:GA-BP神经网络比BP神经网络的收敛时间长,但GA-BP网络预测相关系数更好,回归性能更好,具有更好的泛化能力。对训练好的神经网络预测模型进行验证,发现GA-BP神经网络预测的均值绝对误差为BP神经网络均值绝对误差的40%,GA-BP神经网络具备更好的预测性能。