7050-T7651铝合金厚板显微组织及力学性能不均匀性

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和力学拉伸试验机,研究160 mm 7050-T7651铝合金特厚板不同厚度位置的金相组织、晶粒取向、织构类型、时效纳米析出相分布以及力学性能的差异。结果表明:从板材表层到心部,组织中的第二相粒子含量降低,但尺寸增加;板材表层以小角度晶界亚结构组织为主,小角度晶界比例在79%~85%之间,而板材心部小角度晶界的比例为58%左右,相比于板材表层小角度晶界比例降低了26.6%~31.8%;板材表层以{001}<110>剪切织构为主,占比为3.64%,并随厚度增加,变形织构组分含量逐渐增多;板材厚度方向力学性能呈现出沿厚度表层-心部-表层方向先降低后升高的趋势,且力学性能最优位置均为板材表层位置。

高强7050-T7451铝合金厚板的疲劳断口特征

对7050-T7451铝合金厚板进行了疲劳试验,并采用光学显微镜、扫描电镜等观察了不同应力幅值下疲劳试样断口,重点分析厚板试样疲劳裂纹萌生区与扩展区的微观特征。结果表明:其疲劳裂纹主要在材料中富铁脆性化合物夹杂处萌生,其位置一般为材料表面或者近表面区,在240MPa应力幅值下,裂纹源距表面距离约为158.64μm,而在340MPa应力幅值下的距离约为120.10μm;裂纹扩展区域出现了二次裂纹、峭壁等微观特征,且疲劳辉纹的间距随应力幅值的增大而增大。

7050-T7651铝合金预拉伸厚板生产工艺研究

研究了淬火温度和时效温度等因素对 70 5 0铝合金厚板组织和性能的影响 ,确定了 70 5 0 T76 5 1厚板的工艺参数 ;淬火温度 4 73± 2℃ / 180分钟 ,转移时间小于 2 0S ,淬火后 4h内预拉伸变形量 1 5 %～ 3 0 % ,间隔时间不大于 4 8h ,时效制度 12 1± 2℃ / 5h +174± 2℃ / 15h。

7075-T7651铝合金厚板热处理工艺研究

研究了7075合金淬火温度、转移时间、停放时间、双级时效等因素与组织性能的关系,确定了7075-T7651厚板的生产制度:淬火温度为470℃,转移时间25s内,拉伸量1.5%～2.5%,淬火到时效的间隔时间24h内,双级时效制度为120℃5h+160℃18h,其中二级时效温度是影响板材综合性能的主要因素。

7050T7451铝合金厚板不同位置组织性能的差异

通过拉伸性能、导电率、显微组织、化学成分、剥落腐蚀、显微硬度、织构分析和扫描电镜组织等检测手段,分析了板材厚度为80 mm的7050T7451铝合金不同厚度层以及同一厚度层不同方向的组织性能。结果表明,80 mm厚7050T7451铝合金板材在不同厚度的金相组织和力学性能存在显著的差异,在同一厚度的力学性能具有各向异性,且不同厚度处存在各向异性的差异不同;板材中心的纵向抗拉强度最大,且纵向、横向抗拉强度的差异最大;板材上下表层约6 mm深处的纵向抗拉强度最小,且比横向的抗拉强度要小,出现反常各向异性;板材中心层的合金元素含量最低,导电率及织构强度最高;1/4或3/4厚度处显微硬度最高,剥落腐蚀性能最好。

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。

多级强化固溶处理对7050铝合金厚板强度和断裂韧性的影响

采用光学金相、示差扫描量热分析、扫描电镜、室温拉伸及断裂韧性实验,研究多级固溶处理对7050铝合金强度和断裂韧性的影响。结果表明:7050铝合金厚板经多级强化固溶后,随最后一级温度的增加,可溶性粗大第二相减少,其强度和断裂韧性增加,当最后一级温度为493℃时,合金的断裂韧性和强度达到峰值,其断裂韧性(KIC)、屈服强度(σ0.2)和抗拉强度(σb)分别为37.4 MPa.m1/2、500.6 MPa和534.0 MPa;当最后一级温度超过493℃时,由于再结晶分数急剧增加、晶粒快速长大,断裂韧性和强度又逐渐降低;当多级固溶最后一级的温度和时间与单级固溶一致时,经多级强化固溶后的7050铝合金具有比单级固溶时更高的断裂韧性和强度。

第二级时效工艺对7050铝合金厚板组织及性能的影响

研究了第二级时效工艺对7050铝合金厚板拉伸性能、断裂韧度及电导率的影响,并采用透射电镜及扫描电镜分析其强韧化机理。结果表明:该合金厚板在双级时效的第一级时效条件相同时,随第二级时效温度的升高或时效时间的延长,合金中沉淀相的尺寸和间距增大,合金强度下降,断裂韧度和抗应力腐蚀能力提高,切变和穿晶韧窝混合型断裂方式中的韧窝特征愈加突出,且时效温度对性能的影响较时间明显;在120℃×4 h+165℃×28 h双级时效工艺下合金具有优异的综合性能。

差温轧制工艺对7050铝合金厚板组织与性能的影响

通过调控轧制过程轧件表层与心部温差,实现厚度为76 mm的7050铝合金板的差温轧制。采用金相、硬度、室温拉伸、SEM和EBSD等方法研究差温轧制对厚板不同厚度层组织与性能的影响。研究结果表明:与常规轧制厚板相比,差温轧制厚板通过控制心部与表层的屈服强度,提高厚板变形均匀性,使厚板各厚度层难溶相尺寸均匀。但由于差温轧制人为降低板材温度、增大厚板的变形储能,使厚板再结晶程度提高。总体而言,差温轧制可提高7050铝合金厚板的厚向硬度与拉伸性能的均匀性;厚板各层硬度的不均匀性由10.7%下降到3.0%,厚板各层抗拉强度的不均匀性由9.0%降低到0.7%。

工业化制备7050铝合金厚板显微组织与力学性能

采用OM、TEM观察、室温拉伸试验,研究工业化制备大截面7050铝合金厚板微观显微组织和力学性能.结果表明:板材表层、1/4厚度层和芯部处均存在部分粗大晶粒组织以及晶粒尺寸分布不均匀现象,其中芯部粗大晶粒的尺寸、数量以及晶粒尺寸不均匀程度均高于1/4厚度层和表层;合金时效后晶内的析出相主要为η’相、η相以及少量GPⅡ区,表层晶粒内的析出相密度大于1/4层和芯部,且1/4层和芯部粗棒状的η相含量较高;合金的强度、硬度以及延伸率在厚度方向上呈梯度分布,表层硬度、抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和延伸率(δ)均最高,从表层到芯部,硬度、σb、σ0.2以及δ均逐渐减小.

预腐蚀7050-T7651铝合金裂纹扩展行为

开展不同预腐蚀时间下含单边裂纹7050-T7651铝合金单轴拉伸实验;利用数字图像相关观测试件在加载过程中的表面变形场信息,描述裂纹扩展的时空演化特征;通过SEM观测试件断口显微形貌,分析其断裂特征。结合载荷-位移曲线、变形场信息和断口形貌研究预腐蚀损伤对铝合金裂纹扩展行为的影响。结果表明:腐蚀损伤达到一定程度会导致铝合金试件承载能力的下降;腐蚀损伤较轻时,腐蚀损伤引发裂纹偏折,改变裂纹扩展路径;随着腐蚀程度加剧,腐蚀损伤会引起二次裂纹形核,裂纹联合、扩展导致了试件的最终失效。断口分析表明裂纹扩展的关键区域均存在腐蚀和材料脆化特征,证实腐蚀损伤对材料断裂路径和失效模式的重要影响。

两种7050铝合金厚板的组织与性能

对两种61mm厚的7050-T7451铝合金板材进行对比分析,探讨工艺-组织-性能的关系。采用光学显微镜、扫描电镜进行组织观察,并进行室温拉伸、断裂韧性、剥落腐蚀等性能测试,实验表明:两种板材的综合性能均满足AMS 4050H标准的指标要求,但一种板材的强度、断裂韧度略低于另一种相同规格的板材,而剥落腐蚀性能略好。两种产品性能差异的主要原因在于,更系统的工艺控制使板材保持较好的组织均匀性、较小的再结晶比例,仅残留较少的小尺寸且均匀分布的Al7Cu2Fe相,基本无Al2Cu Mg相。

2D70-T651铝合金预拉伸厚板生产工艺研究

研究了 2 D70铝合金淬火温度、时效温度等因素对组织、性能的影响 ,确定了 2 D70 -T651厚板的工艺参数。

22mm 6061-T6铝合金板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对厚度为22mm的6061-T6铝合金板进行单道对接焊实验,并对焊缝的力学性能和微观组织进行了分析。结果表明,用FSW方法焊接22mm厚的6061-T6铝合金板可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头。在旋转速度为1000r/min、焊接速度为120mm/min时,其焊接接头的σb=205MPa,为母材强度的66%。

铝合金厚板静止轴肩搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用8.5 mm厚度2A14-T4铝合金和自主研制搅拌工具进行静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welding,SSFSW)实验,探讨焊接工艺参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果表明:只有在低转速工艺参数范围内(转速ω=400-600 r/min与焊接速率v=60-120 mm/min)可获得焊缝表面光滑、无缺陷厚板铝合金SSFSW焊接接头。SSFSW焊缝区主要由焊核区(NZ)组成,周围热力影响区(TMAZ)及热影响区(HAZ)宽度明显减小,焊核区与搅拌针形状类似且由两种不同尺寸细小等轴晶构成,前进侧NZ晶粒比后退侧NZ更为细小。接头显微硬度呈“W”状分布,NZ硬度值可达到母材硬度80%-90%,TMAZ与HAZ交界处存在软化区,硬度最低为母材硬度72%左右。在给定ω=500 r/min,v=140 mm/min焊接参数下,SSFSW接头抗拉强度可达到母材的88%,断裂位置多位于后退侧TMAZ与HAZ交界处软化区,具有韧性断裂特征。

实验室加速腐蚀环境下7050-T7451厚板疲劳性能研究

目的研究两种应力集中系数7050厚板铝合金材料在腐蚀环境下的腐蚀疲劳性能。方法开展7050厚板铝合金材料在3.5%NaCl盐水和油箱积水两种环境下的腐蚀疲劳实验,采用三参数式进行S-N曲线拟合分析不同应力集中系数、不同腐蚀环境对7050厚板铝合金材料疲劳性能的影响。结果腐蚀环境和应力集中系数都会对7050厚板铝合金材料的疲劳性能有影响,3.5%NaCl盐水和油箱积水两种腐蚀环境相较于应力集中系数对于降低材料疲劳性能的影响更大。结论减少7050厚板铝合金应力集中系数,加强7050厚板铝合金材料腐蚀防护对于提高材料抗疲劳性能有显著作用。

大道次压下率对7050合金厚板组织与性能的影响

研究了7050合金厚板生产中采用大道次压下率轧制工艺对板材组织和性能的影响。结果表明:采用大道次压下量轧制工艺,可使板材心部基体中的不溶第二相粒子得到更充分破碎,纤维组织特征更明显,为后续热处理工艺储备足够能量,为提高材料的力学性能及腐蚀性能奠定了基础。

铝合金厚板在辊底炉上双级固溶工艺的研究

采用正交试验方法对7050合金厚板(51mm)进行双级固溶处理,确定了双级固溶处理制度及影响性能的主次要因素,再通过辊底式淬火炉及80MN钳式拉伸机对单、双级固溶制度进行验证及优化,并结合光学显微组织的分析,研究了单、双级固溶方式对7050合金性能及组织的影响。结果表明:460℃/60min+477℃/40min双级固溶处理使合金中第二相粒子溶解更充分,经时效处理后,沉淀相析出效果及合金的性能更好。

孔挤压强化对超高强7055-T7751厚板组织性能的影响

采用挤压棒直接冷挤压的方法,对比分析了超高强7055-T7751铝合金厚板带孔试样孔挤压前后的疲劳寿命;通过透射电镜观察、扫描电镜观察以及X射线应力分析等方法,研究了7055-T7751厚板带孔试样的疲劳断口形貌特征、微观组织变化以及孔壁表层的残余应力场。结果表明,采用3%~5%的挤压量对7055-T7751厚板进行孔挤压强化可取得较好的疲劳强化效果,试件的疲劳寿命提高了33倍以上;孔挤压后的强化层深度约为7mm,最大残余应力出现在距孔边约0.5mm处,应力值为-554MPa。强化层内形成的位错胞状结构和残余压应力可有效延缓疲劳裂纹的扩展速率,从而提高试件的疲劳寿命。

2219-T87厚板搅拌摩擦焊沿厚度方向的性能差异

采用搅拌摩擦焊方法对35mm厚的2219-T87高强铝合金进行了单道对接焊。结果表明,焊缝的抗拉强度可达274MPa,且断裂于焊核区。用螺旋形搅棒焊接厚板时,焊接速度较慢,焊核区上部组织因温度较高,同时在螺旋产生的向下泵吸作用下,会产生比较粗大的疏松组织;而焊核区中下部组织则因温度较低,并在螺旋推力作用下形成比较细小的致密组织。焊核区上部的显微硬度存在一个下陷区,而中下部的显微硬度变化较为平缓。焊接厚度过大时,螺旋搅棒的泵吸作用引起焊核区上部组织疏松,并使其显微硬度下陷,是造成厚板搅拌摩擦焊缝强度不高且断裂于焊核区的原因。