7075-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究

用2.5 mm针长搅拌工具对4 mm厚的7075-T6铝合金轧制薄板进行正、反面各一道次的双面搅拌摩擦焊(DSFSW)试验。研究不同焊接方向对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能、断裂形貌及弯曲性能的影响。结果表明:焊接接头成形良好,焊核区为均匀细小的等轴晶组织,从焊接接头上表面至下表面焊核区晶粒尺寸先减后增,在焊核重叠区由于受到两次热力-耦合作用,重叠区晶粒较其他NZ更为细小,约为1.5μm。不同焊接方向的接头横截面硬度呈“W”型分布,焊接接头发生软化,硬度最低值出现在热机影响区与热影响区的交界处。因同向焊接接头的焊核区整体晶粒尺寸更细小,使其焊接接头的硬度更优异。拉伸试验中双面搅拌摩擦焊接头抗拉强度最高可达母材的90%。在相同热输入条件下,同向焊接头的抗拉强度明显优于异向焊接头,且断裂方式主要为韧性断裂。在弯曲试验中,双面搅拌摩擦焊接头在面弯与背弯试验时都能承受较大弯曲角度,使焊接接头具备更出色的塑性变形能力。

7075-T6铝合金的放电等离子烧结连接工艺优化

采用放电等离子烧结技术对7075-T6铝合金进行连接,通过单因素法研究了母材表面预处理(400#砂纸打磨、化学浸蚀、400#砂纸打磨+化学浸蚀、2000#砂纸打磨+化学浸蚀)以及升温速率(10,30,50℃·min^(-1))、连接温度(450,470,490,510℃)、连接压力(4.5,5.0,5.5,6.0,7.0MPa)和保温时间(45,60,75,90,120min)对接头连接质量、剪切性能和变薄率的影响,确定了合适的表面预处理工艺以及最优的工艺参数。结果表明:合适的表面预处理工艺为400#砂纸打磨,获得7075-T6铝合金接头的连接质量最好,接头界面未闭合孔洞很少,焊合率最大,为71.7%;随着升温速率的升高,接头的连接质量变差,但其焊合率均高于76%,接头的抗剪强度和变薄率均降低;随着连接温度的升高或连接压力的增加,接头的连接质量变好,接头的焊合率、抗剪强度和变薄率均增大,但当连接压力大于6.0MPa时,焊合率和抗剪强度增加幅度减小,而变薄率大幅增加;随着保温时间的延长,接头的焊合率、抗剪强度和变薄率的变化幅度均较小。400#砂纸打磨后7075-T6铝合金的最优连接工艺为升温速率50℃·min^(-1)、连接压力6.0MPa、连接温度490℃、保温时间45min,此时接头的焊合率为81.3%,抗剪强度为132.9MPa,变薄率为1.91%,剪切断裂方式为韧性断裂。

AA7075-T6铝合金电阻点焊工艺参数优化研究

轻量化结构设计在保证了结构强度的前提下降低了整车质量,减少了能量消耗,成为汽车工业和航空航天的研究重点。本工作通过建立正交实验获取AA7075-T6铝合金的最佳焊接工艺参数。对接头进行拉伸剪切实验、金相观察和显微硬度测试,并对最优参数组合进行数值模拟,以研究焊接工艺参数对接头质量的影响。结果表明:当焊接时间为60 ms、焊接电流为17 kA、电极压力为0.22 MPa时,点焊接头的综合力学性能最好;焊接参数对电阻点焊接头力学性能的影响顺序为焊接时间>焊接电流>电极压力。焊接过程数值模拟得到的熔核尺寸与实验结果一致。焊接过程发生飞溅和熔核存在缩孔缺陷,导致接头的力学性能较差,失效模式为界面断裂。由于焊接过程接头显微组织发生变化,接头显微硬度变化呈“W”形。

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。

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。

7075-T6铝合金板温热成形极限图实验

研究7075-T6铝合金板在温热状态下成形性能，采用电化学腐蚀网格法，利用热力耦合条件下的通用板材成形性能实验机和网格应变自动测量分析系统，获得了7075-T6铝合金板在温热状态下（室温--200℃）的成形极限图（FLD）。实验表明，7075-T6铝合金板的成形极限曲线受温度影响显著，并随温度的升高而上升。基于实验数据，建立了不同温度下7075-T6铝合金板成形极限图的计算模型。

海洋环境中7075-T6铝合金的氢渗透及应力腐蚀破裂

采用D-S双电解池研究7075-T6铝合金的表观氢渗透系数,对表面镀镍厚度、充氢电流和循环次数对表观氢渗透系数的影响进行研究,进一步研究表面镀镍充氢试样的应力腐蚀敏感性。结果表明:表面镀镍厚度为220nm时,钝化电流最为稳定,镀镍层厚度对氢渗透电流的影响主要体现在对氢原子的氧化能力和对铝合金基体的保护能力上。表观氢渗透系数随充氢电流增大有增大的趋势,主要与表面氢原子深度增大、深度梯度增大以及加速氢向铝合金的渗透相关。但是增大幅度表观氢渗透系数有减小的趋势,主要原因是由于氢的表面覆盖度增大后,大部分的氢原子开始结合为氢气而脱离铝合金表面。随着循环次数的增加,表观氢渗透系数也随之增大,主要原因是随着循环次数增加,铝合金内部的不可扩散氢深度趋于稳定,可扩散氢的渗透速度增大。SSRT实验分析和SEM电镜照片结果表明:随充氢时间的增长,SSRT敏感性增大,氢能够渗入铝合金内部,并使其脆性增大,且其脆性随着充氢时间延长而有所增大。

基于原位SEM的激光-MIG复合焊接7075-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为

通过扫描电镜原位观察激光复合焊接头各区裂纹的扩展行为.结果表明,焊缝各区组织的不同使得疲劳裂纹扩展行为发生明显改变,疲劳裂纹位于焊缝中心时,裂纹总体沿着垂直于载荷主轴的方向扩展;疲劳裂纹位于热影响区时,裂纹大致成"Z"字型路径进行扩展;疲劳裂纹在焊缝中心和热影响区扩展时都存在二次裂纹;疲劳裂纹在母材区扩展时,呈现出单一和典型的裂纹扩展模式.此外,通过原位SEM观察获得不同循环周期下的裂纹扩展长度,进而推算得到7075-T6铝合金接头各区内疲劳裂纹扩展速率的Paris公式.

7075T651铝合金板材内部初始残余应力分布研究

针对材料内部残余应力分布的传统剥层测量方法,对底部贴片的剥层法进行改进,通过测量底部释放的应变,结合有限元方法模拟残余应力释放过程中得到的各剥除层的应变释放系数,计算出了剥除层释放的残余应力。运用弹性力学理论推导得到了材料内部初始残余应力的修正公式。随后基于两种方法对典型7075T651航空铝合金预拉伸板的内部残余应力进行了测量,并对测量结果进行了分析和比较。结果表明,改进法能够有效评估材料内部初始残余应力分布规律,但是在个别深度处测量精度有待进一步提高。

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。

7075-T6铝合金薄板激光对接焊温度场与残余应力分布

为了研究铝合金薄板激光对接焊温度场与残余应力分布,推导了考虑焊接深度的热流密度分布的修正函数.利用生死单元技术,运用ABAQUS软件、FORTRAN和PYTHON语言编写的子程序,建立了7075-T6铝合金薄板激光对接焊的有限元模型,获得了在不同时间点的对接焊温度场和残余应力分布,采用梯度网络提高了有限元模型的运算速度和计算精度.研究结果表明:建立的有限元模型能够快速、有效模拟铝合金薄板激光对接焊温度场和残余应力分布;残余应力存在误差的原因,可能在于激光焊接过程中,热源经过横截面时产生的剪切挠曲所致.试验结果同时也验证了有限元模型的正确性和可行性.

7075-T6铝合金切削加工性能的影响机理研究

基于AdvantEdge软件建立了7075-T6铝合金高速切削二维模型,通过实验和仿真方法分析了切削参数对切削力、切削温度以及残余应力的影响规律,得到不同切削参数下工件表面二维和三维形貌。研究结果表明:切削温度随切削速度的增大而增大,在切削速度达到3768mm/min后,切削温度逐渐减小;切削深度与切削温度呈正相关;当进给量较低时,切削温度随进给量的增大而增大,在进给量达到0.12mm/z后,切削温度呈现平稳的变化趋势;当切削速度较低时,工件表面粗糙度较大,表面有明显的切屑附着并伴随划伤现象;切削深度对已加工表面光洁度没有显著影响;随着进给量的增大,表面粗糙度也随之增大;切削加工后,表面残余应力主要表现为残余压应力,随切削参数的变化残余应力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,并在40~70μm之间达到峰值。

超声振动加工7075-T6铝合金应力场数值模拟

由于铝合金属于难加工材料,采用普通机械加工难以达到预期效果。采用超声振动加工方法车削7075-T6铝合金试件应力场的变化。仿真结果表明:在Y方向,超声振动频率在10k Hz时,振幅12μm切削区域等效应力最大,振幅10μm等效应力次之,振幅8μm等效应力最小。而频率为40k Hz时等效应力正好相反。随着振动频率增加,切削力先减小后增大;在X方向,当振幅分别为10μm、12μm时,随振动频率升高,试件加工区应力先减小后增大,而振幅为8μm时,应力逐渐增大。当频率超过40k Hz后,其工件表面的应力场不受振幅影响且均呈下降趋势。超声振动频率控制在20-40k Hz范围内,振幅对切削力影响最小。随着振幅的增加,切削力先减小后增加。超声振动加工方法能有效地改善铝合金加工性能。

高锁螺母用7075T73铝合金韧性断裂准则研究

通过单向拉伸试验,获取高锁螺母用7075T73铝合金的力学性能和应力应变曲线,拟合求解其Swift/Hockett-Sherby硬化模型参数。设计了2种缺口拉伸试样、3种缺口压缩试样,并结合相应的有限元模型分析,获取不同应力状态下材料的断裂应变、平均应力三轴度和平均罗德参数。以预测值和试验值的误差最小为目标,求解得到7075T73铝合金的Cockroft&Latham、Brozzo、Rice&Tracy三种韧性断裂准则参数,为7075T73铝合金高锁螺母收口成形工艺有限元仿真分析以及收口成形工艺优化提供理论支持。

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%。

7075-T6镁铝合金的微生物腐蚀行为研究

采用电化学方法研究了7075-T6镁铝合金在含有微生物的航煤溶液中的腐蚀行为。结果表明:微生物的存在使得镁铝合金的自腐蚀电位时而正移时而负移,溶液中的pH值下降,合金的耐蚀性降低;浸泡前期,电极表面形成的生物膜均匀致密,可以减缓基体的腐蚀;浸泡后期,生物膜破裂,加速了阴极去极化作用,基体腐蚀加速;生物膜的不断生成和破裂,使得溶液中的离子及溶解氧扩散到电极表面,导致腐蚀持续加速进行。

7075-T6铝合金板材焊接工艺及残余应力试验研究

对7075-T6铝合金板进行MIG焊接工艺试验研究,选择ER5356铝合金焊丝进行低强匹配,发现焊接电流在190 A^210 A时软化区域约4 mm,焊接电流220 A^230 A时软化区域增大至5 mm。为保证焊接接头质量及生产效率,同时结合工程制造实际情况建议焊接电流选择210 A。进一步对焊接电流210 A的试板进行残余应力试验检测,焊缝中心残余应力最大达到378. 1 N/mm2,但高应力区仅存在距中心10 mm区域内,其应力梯度较大,最大值小于7075-T6铝合金板材的屈服强度。采用ANSYS软件进行了焊接残余应力计算,整体应力分布趋势与实测值基本吻合,但计算结果略大,理论计算结果更趋于保守,可供以后的铝合金焊接提供参考。

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。