6A01-T5铝合金/304不锈钢的缝隙腐蚀行为研究

目的 研究6A01-T5铝合金和304不锈钢异种金属间的缝隙腐蚀行为规律。方法 采用常温常压浸泡腐蚀方法,结合SEM、EDS、XRD和白光干涉检测,对6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙结构在碱性Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究。结果 6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙腐蚀表现为在缝口处产生沿缝口方向的凹陷渠,在缝内,以局部减薄和腐蚀坑为主,并随着腐蚀时间的延长,腐蚀程度逐渐加重。不同区域腐蚀产物的形貌和成分组成不尽相同,缝外暴露区的腐蚀产物表现为晶体颗粒状,主要成分为Ca CO3和Al(OH)3等铝的腐蚀产物。缝口附近沿缝口方向形成一层有明显界线的腐蚀产物覆盖层,缝隙内部的腐蚀产物相对较少,表现为尺寸相对较小的结块,主要成分为Al(OH)3等铝的腐蚀产物。结论 在6A01-T5铝合金与304不锈钢非电连接情况下,6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙内2种金属分别独立发生缝隙腐蚀,因2种金属在腐蚀过程中争夺O2,使得304不锈钢对6A01-T5铝合金的缝隙腐蚀起到抑制作用。

摆动模式对7005-T6铝合金激光焊接头力学性能及腐蚀行为的影响

采用摆动激光焊对7005-T6铝合金进行焊接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射和电化学工作站等研究了三种激光摆动模式对接头微观组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:使用摆动激光焊可以有效改善焊缝成型和降低柱状晶区域宽度;引入摆动模式可以细化焊缝处晶粒,减少气孔缺陷,提高焊缝处硬度和抗拉强度;摆动模式下焊缝晶界析出相尺寸更小,分布更加弥散,降低了腐蚀倾向和明显减少剥落腐蚀失重,同时可减少剥落腐蚀影响深度。经综合性能对比,发现摆动模式优于无摆动,无穷模式优于三角模式。

深冷处理对7075-T6铝合金高速切削亚表层微细观演变及腐蚀机理的影响研究

目的探究切削速度对经深冷处理和未经深冷处理的7075-T6铝合金微观组织演变机理和耐腐性的影响。方法选取经深冷处理(T6-C)和未经深冷处理(T6)的7075-T6铝合金进行切削加工,并在3.5%(质量分数)NaCl溶液中进行电化学腐蚀实验。通过透射电镜(TEM)、HRTEM、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学分析,对微观组织演变、表面形貌和耐腐蚀性能进行研究。结果在相同的切削参数下,相较于T6铝合金,T6-C铝合金表现出更小的晶粒尺寸,铝基体中存在更多的析出相——η相MgZn2,且位错密度以及析出相密度更大,无析出晶界带为断续分布。深冷处理和增大切削速度都显著提高了7075-T6铝合金的耐腐蚀性能,且腐蚀形貌存在显著的龟裂现象。通过电化学分析得知,当切削速度为1500 m/min时,与未深冷处理相比,深冷处理后的7075-T6铝合金的电流密度减小了3.24×10^(-6)A/cm^(2),极化电阻增大了1.68×10^(5)Ω·cm^(2),在该参数下表现出较好的耐腐蚀性能。与此同时,随着切削速度的增大,容抗弧半径呈增大的变化趋势,且相较于T6铝合金,T6-C铝合金具有更大的容抗弧半径。结论深冷处理可以有效细化7075-T6铝合金的晶粒结构,进而强化位错密度,从而显著提升该合金的耐腐蚀性能。

2A14-T6铝合金厚板电子束焊接头的显微组织及力学性能

对24 mm厚2A14-T6铝合金板开展了电子束焊接试验,获得了最佳的焊接工艺参数。结果表明:接头变形小、深宽比大,探伤结果为I级。接头各微区组织具有差异性,焊缝中心组织为树枝晶,近熔合线处的焊缝组织为柱状晶,热影响区组织为粗化的扁长纤维状组织,沉淀强化相颗粒增多,过时效区组织与母材相近,均为扁长纤维状组织。焊缝区晶粒内有少量沉淀强化相,晶界上存在由铜、硅等元素与基体相形成的共晶相,呈网络状分布;母材区有细小的Al_(2)Cu沉淀强化相及呈条状分布的大块共晶相。焊缝区显微硬度最低,热影响区硬度随距焊缝中心距离增大先上升后下降,母材区的最高。接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别为387.7 MPa和3.4%,微观断口有撕裂棱和少量大而浅的韧窝,为脆性为主的韧脆混合型断裂。

基于DOE方法的6061-T6铝合金焊接工艺参数优化研究

车体焊接是确保轨道交通车辆安全性与可靠性的关键环节,而焊接工艺参数的选择与控制则是决定焊接质量的重要因素。传统的焊接工艺参数获取方法依赖于大量的试验,导致试验周期长、成本高昂。为了高效、低成本地研究最佳焊接工艺参数,文章基于IGM公司的六轴自动化焊接机械手设备,以6061-T6铝合金为母材,采用DOE(试验设计)中的部分因子试验设计方法进行参数优化。通过合理的试验设计与结果分析,确定最佳焊接工艺参数组合为:送丝速度5.4 m/min,弧长修正3%,焊接速度53 cm/min,干伸长18 mm,脉冲频率2.5 Hz,有效降低了研究成本,缩短了试验周期。

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。

6082铝合金搭接焊焊接性能研究

采用熔化极惰性气体保护焊对6 mm厚T6时效状态下的6082铝合金搭接接头进行焊接。分析了不同工艺参数下对焊接接头外观成形、微观组织及力学性能的影响,并通过SEM扫描电镜对断裂形貌进行了分析。研究发现,随着焊接速度的降低,焊接热输入增加,气孔聚集于焊缝顶部,焊缝根部气孔减少;热影响区出现软化现象,硬度值低于焊缝硬度;焊缝靠近热影响区域为柱状晶组织;焊缝中心为等轴晶合组织,热影响区靠近母材区域发现晶间液化现象;Mg, Si, Fe和Mn等合金元素在焊缝中偏聚形成晶间析出相;搭接接头抗拉强度最高达222 MPa,虽然焊缝内存在大量气孔,断裂行为仍属于韧性断裂。

工艺参数对6061-T6铝合金激光焊接接头组织及性能的影响

采用激光自熔焊对4 mm厚的6061-T6铝合金板进行对接焊试验。通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等分析手段对焊接接头的宏观形貌和微观组织进行观察。利用显微硬度计和万能拉伸试验机对焊接接头进行力学性能检测。结果显示:激光焊接参数对6061-T6铝合金焊缝宏观形貌有显著影响。采用适当的激光焊接参数能得到成型良好的焊缝和较低的气孔率。最优的焊接参数为激光功率4.8 kW,焊接速度30 mm/s,离焦量-1 mm。熔合线附近组织为垂直于熔合线方向生长的柱状晶,焊缝中心组织由细小的树枝晶组成,晶粒尺寸明显低于母材的。6061-T6铝合金激光焊接头的显微硬度曲线接近于“U”形,其中,焊缝中心硬度较低,约为65 HV。接头试样断裂位置均处于焊缝区,焊接接头的抗拉强度最高可达到母材的71.7%,断裂类型属于准解理断裂。

时效处理对6061-T6铝合金板组织和力学性能的影响

通过采用拉伸试验、扫描电镜和光学显微镜等试验方法,研究了时效处理对6061-T6铝合金板力学性能和组织的影响。结果表明:时效温度过低或时效时间较少,合金弥散强化效果减弱;而时效温度过高或时效时间过长,析出的晶粒尺寸变大。随着时效温度的升高,抗拉强度先增大后减小,时效温度为190℃时铝合金的抗拉强度最大为336MPa,时效温度为150℃,时效时间为2 h,铝合金最大断后伸长率为21.47%。6061-T6铝合金的硬度受时效温度的影响较大,受时效时间的影响较小,在时效温度为170℃、时效时间为2 h时达到最大硬度114.2 HV。拉伸断口分析表明随着时效温度和时效时间的增加,韧窝的数量变少且深度变浅,材料的塑性较差。

利用7A04-T6铝合金改进的“321”钢桥主桁螺栓连接强度研究

为解决“321”钢桥自重大、架设困难等问题,提出利用7A04-T6铝合金改进“321”钢桥的主桁。通过有限元分析,研究端距和边距对铝合金螺栓连接破坏模式的影响,并分析铝合金板厚和螺栓直径对承压荷载值的影响规律。研究结果表明:当端距小于2.5d时,主要发生冲切破坏;边距小于2 d时,破坏形式为铝合金板横截面破坏,且铝合金螺栓连接承压荷载分别和板厚及螺栓直径呈线性关系。基于分析结果,提出7A04-T6铝合金螺栓连接的实际承压强度计算公式,可为7A04-T6铝合金螺栓连接设计及其安全性能评估提供参考。

电解渗氢对6061-T6铝合金拉伸性能和断裂过程的影响

通过电解渗氢试验,研究了电流密度与渗氢时间对6061-T6铝合金拉伸性能及断裂过程的影响。结果表明:在电解渗氢过程中,氢原子在6061-T6铝合金试样表面氧化层吸附,这部分氢原子可在150℃以下发生低温脱附;氢原子还向合金内部扩散,在位错或晶界等位置偏聚,导致Al晶格畸变,这部分氢原子的脱附温度要高得多;随着电流密度的增大与渗氢时间的延长,6061-T6铝合金试样渗氢层深度逐渐增大,强度及塑性逐渐降低,准解理断口比例逐渐增大;电解渗氢后6061-T6铝合金的塑性指标下降明显。

加热温度对7A09-T6铝合金型材性能的影响

为研究不同加热温度对7A09-T6态铝合金型材性能的影响,在25~350℃温度范围内,对7A09-T6态铝合金型材进行热拉伸试验,采用Gleeble1500D热模拟试验机和扫描电镜SEM等手段研究不同加热温度条件下的7A09-T6态铝合金力学性能变化规律,以及经历不同加热温度后冷却至室温对材料的力学性能和微观组织的影响。结果表明:随着加热温度升高,屈服和抗拉强度降低,而断裂延伸率则不断增加,当加热温度升高到250℃时,断裂延伸率增加至22.5%,约为室温条件下断裂延伸率的2.05倍。当加热温度不高于200℃时,冷却至室温后材料的力学性能与没有加热的7A09-T6力学性能值相当,当加热温度高于200℃后,冷却至室温后材料的屈服强度和抗拉强度随着加热温度的升高而降低,延伸率随加热温度升高而稍有增大;温度达到350℃时,出现亚晶,说明存在回复再结晶。这也说明了200℃以下,保温时间和加热速率对热态下的力学性能影响不大的原因。

6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

采用双轴肩搅拌摩擦焊方法对4 mm厚6082-T6铝合金板进行对接试验,对接头的组织和力学性能进行了研究。结果表明,接头焊核区发生了动态再结晶,呈现出典型的等轴细晶组织。在下压量为0.2 mm,搅拌头转速为700 r/min,焊接速度为300 mm/min的参数下,接头的抗拉强度为222.42 MPa,约达到母材的70.1%。拉伸接头在热影响区发生断裂,呈现出典型的韧性断裂模式;焊接接头横截面的硬度呈“W”形分布,硬度值在接头两侧的热影响区位置最低。接头的正弯、背弯强度接近,均在24 MPa左右。在搅拌针表面螺纹向下挤压作用下,在近下轴肩区域上下塑性流动材料交汇产生弱连接现象,导致接头的背弯试样断裂程度更大。

随焊冲击抑制6061-T6铝合金接头软化行为研究

6061-T6铝合金焊后软化最严重的区域为焊接热影响区,易造成铝合金构件整体强度下降。为了抑制焊接接头的软化现象,通过新参数直流反接TIG焊以及随焊冲击实验对焊接接头进行强化,并通过维氏硬度计、扫描电子显微电镜、能谱分析仪和电化学工作站对冲击试样进行分析。结果发现:随焊冲击后焊接热影响区软化行为减弱,晶界析出的G.P区、Mg2Si、CuAl2以及β相的尺寸和聚集程度变小,晶粒得到细化。焊接热影响区冲击区腐蚀电流小于未冲击区,塔菲尔斜率大于未冲击区,抗腐蚀性能增强。

热锻对喷射成形7055-T6合金组织和性能的影响

以喷射成形7055-T6铝合金为对象,借助万能力学试验机、电化学工作站、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段研究热锻对挤压合金显微组织与性能的影响。结果表明:挤压合金的纵向抗拉强度为705 MPa,屈服强度为665 MPa,断口形貌表现为沿晶断裂,而锻造后合金的抗拉强度、屈服强度分别下降了33 MPa和34 MPa,但伸长率、硬度和导电率均有所上升,断口形貌表现为韧性断裂;挤压合金晶粒较均匀,组织有方向性,但热锻后合金部分晶粒长大合并,部分晶粒破碎;合金晶界析出相中的主要元素含量均比基体高,且热锻后合金晶界析出相中的Mg、Zn元素含量降低,Cu元素含量升高;合金经峰值时效后,晶内GP区和η′析出相为主,晶界析出相近似连续分布,导致合金耐蚀性不好;锻造后晶界和晶内析出相均长大粗化,使得合金强度下降,耐蚀性提高。

喷丸强化对新型7055-T7751铝合金疲劳性能的影响

对7055-T7751新型铝合金表面进行了陶瓷丸喷丸强化处理,采用X射线衍射仪、表面轮廓仪、扫描电子显微镜、显微硬度计等研究了喷丸强度、喷丸覆盖率等工艺参数对铝合金表面残余应力场、表面粗糙度、表面损伤及表面加工硬化和疲劳性能的影响。结果表明:优化工艺参数下的喷丸强化能够显著提高该铝合金的疲劳性能,并不是喷丸强度或喷丸覆盖率越高强化效果越好,而是存在合理的喷丸强化参数范围,在优化条件下铝合金可以获得良好的综合表面完整性,疲劳断裂抗力最高;确定的优喷丸参数为喷丸强度0.15mm,覆盖率100%,以此参数强化处理的7055-T7751铝合金的疲劳寿命是基材的2.7倍。

7075-T6铝合金动态力学试验及本构模型研究

分别采用电子万能试验机、高速液压伺服试验机和分离式霍普金森拉杆(SHTB)装置进行了7075-T6铝合金材料在室温下的准静态、中应变率和高应变率动态力学性能试验。获得了该材料不同应变率下的应力-应变曲线,结果显示:7075-T6铝合金具有明显的应变率强化效应;随着应变率的提高,试件断口处颈缩现象越发明显。拟合出了能够反映材料应变硬化效应、应变率强化效应的Johnson-Cook本构方程,对方程中的应变率强化项进行了修正,使拟合结果与试验结果吻合得更好。

己二酸铵对7075-T6铝合金硫酸阳极氧化的影响

研究硫酸电解液中添加己二酸铵对7075-T6铝合金阳极氧化的影响,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对7075-T6铝合金在不添加和添加己二酸铵的硫酸电解液中制备的阳极氧化膜表面的微观形貌进行分析,采用线性阳极极化研究7075-T6铝合金在两种电解液中的极化行为。利用动电位极化技术和电化学阻抗谱(EIS)研究两种电解液中制备的阳极氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:硫酸电解液中添加己二酸铵可以通过降低电流密度来改善氧化膜的结构,减少氧化膜缺陷,降低微孔孔径,提高阻挡层厚度,从而降低氧化膜的自腐蚀电流密度,提高氧化膜耐腐蚀性能。

7075-T6铝合金温成形损伤演化实验与仿真

基于GTN损伤模型,采用实验与有限元仿真相结合的方式对高强度7075-T6铝合金在温成形HFQ工艺过程中的损伤演化进行研究。通过扫描电镜观测得铝合金板材在变形中的损伤演化符合孔洞长大、形核、聚合和最终断裂的规律;采用中心复合试验设计法构造拉伸曲线关键变量关于GTN损伤参数的响应曲面模型,进而结合遗传算法确定铝合金板材的损伤参数;通过有限元软件ABAQUS仿真预测不同温度下铝合金方盒拉深过程中的损伤分布情况。结果表明:提高成形温度可使得铝合金板材的成形性得到有效改善,实验观测的板材开裂行为和开裂位置与损伤预测结果相一致,证明了GTN损伤模型在铝合金温冲压成形性仿真分析中的适用性。

焊丝成分对6061-T6铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能的影响

用ER4043焊丝和ER5356焊丝对6061-T6薄板铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能进行研究。结果表明:用ER5356焊丝焊接时,6061-T6铝合金接头的屈服、抗拉强度及断后伸长率均高于以ER4043焊丝作为填充的焊接接头,前者的焊接系数为0.72,而后者仅为0.65;两者焊接接头的显微硬度均以焊缝为中心近似对称分布,最低值出现在接头热影响区中的淬火区,ER5356焊丝焊接时接头的硬度较ER4043焊丝高;以ER5356焊丝作为填充时,6061-T6铝合金的焊缝为细小的铸态组织,枝晶相对较细,而用ER4043焊丝焊接时,焊缝为粗大的铸态组织,且枝晶较发达,两者熔合区的近缝侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为细小的等轴晶组织。与原始母材相比,热影响区的晶粒产生一定程度的粗化。两者淬火区的晶粒内虽然都产生少量的二次相,但以ER5356焊丝作为填充时淬火区中的二次相较细小,且呈弥散分布。