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。

7A09-T6铝合金零件裂纹产生的原因分析

采用宏观观察、扫描电镜观察及能谱检测、金相组织检测和化学成分检测等手段,对某7A09-T6铝合金零件裂纹现象进行了分析。结果表明:断口宏观观察呈阳极化色,说明该裂纹产生于阳极化之前;断口微观形貌呈现沿晶+韧窝特征,说明其裂纹扩展方式为沿晶扩展,断裂方式为韧性断裂;断口能谱检测结果和零件表面检测结果基本一致,且断口处未检测到C元素,因此可排除应力腐蚀可能;7A09铝合金零件的化学成分、组织及状态正常。综合上述分析结果,可知该裂纹产生的原因为原材料分层缺陷。

7A04-T6铝合金矩管柱抗震性能研究

为研究7A04-T6铝合金矩管柱的抗震性能,在验证有限元模型可行性的基础上,对12根7A04-T6铝合金矩管在低周反复荷载下的加载过程进行模拟。根据模型计算结果分析长细比、轴压比及截面形式对7A04-T6铝合金矩管抗震性能影响,得出随着长细比、轴压比的增大,构件抗震性能变差,与加载方向对应的矩管柱腹板尺寸对其抗震性能起着主导作用。同时提出了可用于预测7A04-T6铝合金矩管抗震性能的骨架曲线模型,并验证了模型的准确性。

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。

支撑板孔径对7A04-T6铝合金板冷挤压后孔周环向残余应力分布的影响

使用非线性有限元软件建立了含孔7A04-T6铝合金板的开缝衬套冷挤压模型,模拟了开缝衬套冷挤压过程,对冷挤压后孔周环向残余应力的分布进行了预测,并与实测结果进行对比,最后探讨了不同支撑板孔径下冷挤压后孔周环向残余应力的分布。结果表明:孔周环向残余应力的模拟结果与实测结果较为吻合;随着支撑板孔径增大,板件入口层处残余压应力有增大的趋势;当支撑板孔径小于11.74mm时,在孔边出口层会形成明显的凸台,造成残余压应力突变,出口层残余应力峰值出现在支撑板孔边所在处;随着支撑板孔径增大,板件出口层环向残余应力逐渐趋向平滑,凸台现象逐渐减缓。

7A04-T6铝合金在氯化钠溶液中的腐蚀行为及其对拉伸性能的影响

采用激光共聚焦显微镜研究了7A04-T6铝合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀形貌随时间的演变;对浸泡试样进行了失重计算和拉伸性能测试,并观察了拉伸断口形貌。结果表明,在初始两周,金属化合物周围的沟逐渐加深并向四周扩展,这是失重的主要原因,此时腐蚀对拉伸性能影响较小;随后,腐蚀产物在金属表面的沉积,腐蚀面积的增加以及暴露出来的金属化合物粒子数量的增多导致腐蚀失重速度加快;金属间化合物周围的沟连在一起并向基体深入,造成拉伸试样颈缩现象弱化,延伸率下降。

7A04-T6铝合金中性盐雾腐蚀初期性能

7A04-T6铝合金被广泛应用于航空领域，目前对其大气腐蚀初期行为的报道较少。对7A04-T6铝舍金进行了4～48h的连续中性盐雾腐蚀，采用失重法和动电位极化曲线法对其初期腐蚀规律和行为进行了研究，利用扫描电镜（SEN）对腐蚀初期的表面形貌进行了观察，并对不同腐蚀时间的试样进行了拉伸。结果表明：7A04-T6铝合金盐雾腐蚀初期，从点蚀开始，随着腐蚀时间的延长逐渐发展为剥蚀；腐蚀动力学遵循指数增长规律；盐雾腐蚀后抗拉强度降低，腐蚀时间越长，抗拉强度下降越明显。

7A60-T6超高强铝合金搅拌摩擦焊接头的组织及性能

采用搅拌摩擦焊方法对6mm厚7A60-T6超高强铝合金进行了焊接试验,分析讨论了接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头焊核区组织发生了动态再结晶,形成了细小的等轴再结晶晶粒,同时析出相大部分固溶入基体,热影响区晶粒粗化,在晶界处析出大量的析出相,前进侧热机影响区晶粒发生了较大程度的变形,后退侧晶粒变形程度较小;在旋转速率为300r·min-1、焊接速率为100mm·min-1或旋转速率为600r·min-1、焊接速率为300mm·min-1时,接头的抗拉强度分别达到了465MPa和464MPa,可达母材抗拉强度的70%;接头微观断口中存在大量的小韧窝且韧窝较浅偏脆性,其断裂形式为韧性为主脆性为辅的混合型断裂;接头上表面的显微硬度高于接头横截面的硬度,焊核区上部硬度高于下部硬度。

不同形状破片撞击7A04-T6高强铝合金板的数值仿真研究

为研究7A04-T6高强铝合金板受不同形状破片撞击的抗撞击性能、损伤特性及吸能规律,利用有限元软件ABAQUS/Explicit建立了3种典型形状破片侵彻两种厚度的单层及等厚度接触式双层7A04-T6高强铝合金靶板模型,分析了破片形状、靶板结构对靶板抗撞击性能、损伤特性、比能量吸收的影响规律及转变机制。研究发现:圆锥形破片撞击时弹道极限最高,其次为圆球形、圆柱形破片;对于圆球形、圆锥形破片撞击工况,薄靶和厚靶分层均降低其抗撞击性能;圆柱形破片撞击时,薄靶分层降低其抗撞击性能,厚靶分层将提高其抗撞击性能。靶板损伤特性、比能量吸收也受到破片形状和靶板结构影响,但不同因素的作用机制及影响程度并不相同。

7A04-T6铝合金圆管的材性试验和本构模型研究

为研究7A04铝合金材料的力学性能和本构模型,完成了15个取自圆管管材的材性试样的静力拉伸试验,对比分析了试验所得的应力-应变曲线与Ramberg-Osgood模型、Baehre模型、Mazzolani模型。分析结果表明:Ramberg-Osgood模型与试验所得的应力-应变曲线吻合最好,尤其是在拐点附近;所求得Ramberg-Osgood模型中的应变硬化指数n值略小于SteinHardt的建议取值。

7A04-T6铝合金水下搅拌摩擦焊接接头的组织和性能

在循环水冷和空气条件下对7A04-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接（FSW）,分析强制冷却对7A04-T6铝合金FSW接头组织性能的影响。结果表明：循环水冷具有明显的瞬时快冷作用,显著抑制再结晶晶粒和析出相的长大,焊核区的平均晶粒尺寸为0.8μm,析出相尺寸为30-150nm,均小于空气条件下接头的晶粒尺寸（2.8μm）及析出相尺寸（80-400nm）。与空气条件下相比,强制水冷条件明显改善接头的力学性能。焊核区的平均硬度值提高11.9HV,接头抗拉强度提高43.2MPa,达到母材抗拉强度的87.6%;接头的应变硬化能力增强,拉伸断口呈现出微孔聚合型断裂特征。

7B52-T6叠层铝合金焊接接头组织及疲劳损伤行为

用熔化极气体保护焊获得7B52-T6叠层铝合金焊接接头,研究接头的力学性能、显微组织、疲劳损伤行为。结果表明:接头各区由于成分和经历热循环不同,组织、性能存在差异,热影响区发生再结晶和不完全结晶,熔合区有部分细晶区,焊缝中心为等轴晶组织。接头抗拉强度为246 MPa,试样断裂于焊缝区,接头显微硬度分布不均匀,从焊缝中心到母材,显微硬度整体上升,热影响区硬度波动大。接头S-N曲线为σ=533.655-66.247lg N,中值疲劳强度为116 MPa,疲劳裂纹起源于接头表面气孔和距表面0.1 mm的内部气孔处,疲劳扩展区平坦,瞬断区的断裂方式为准解理断裂。

7A04-T6铝合金中金属间化合物对其阳极氧化膜耐蚀性的影响

为研究7A04-T6铝合金中金属间化合物对其阳极氧化膜耐蚀性的影响,采用激光共聚焦显微镜对热挤压7A04-T6铝合金棒材不同方向截面的金相组织进行观察,并借助背散射和能谱鉴别组织中尺寸较大的金属间化合物颗粒,然后观察试样上含有金属间化合物区域在阳极氧化前、后和腐蚀不同时间后的形貌,并对腐蚀不同时间后的试样进行电化学阻抗谱(EIS)测试。结果表明,7A04-T6铝合金中尺寸较大的金属间化合物颗粒导致的阳极氧化膜孔洞是阳极氧化膜底部腐蚀、氧化膜破裂和最终完全失效的原因。

T6态7A09铝合金搅拌摩擦焊接接头的疲劳性能及组织

用搅拌摩擦焊工艺对T6态7A09铝合金进行了焊接,用程控高频万能疲劳试验机测试了不同工艺焊接接头的疲劳性能,并得出S-N曲线,用光学显微镜及扫描电镜对焊接接头的疲劳断口进行了研究。结果表明:应力幅值越大,焊接接头的疲劳寿命越短;焊接速度为37.5 mm.min-1时的接头疲劳寿命最高;接头断裂位置在前进边的热力影响区与焊核交界处,未发生明显的塑性变形;接头疲劳断口起裂于接头底部,在扩展区出现疲劳辉纹,瞬断区呈韧窝状,具有典型的静载撕裂特征。

7A04-T6铝合金圆管柱抗震性能研究

为研究7A04-T6铝合金圆管柱的抗震性能,对4个试件进行低周反复荷载试验,考察轴压比对7A04-T6铝合金圆管柱的抗震性能的影响。建立相应的有限元模型,进行参数化分析,提出7A04-T6铝合金圆管柱骨架曲线的理论模型。研究结果表明轴压比是影响试件水平承载力和抗震性能的重要因素,轴压比越大试件水平承载力越低,抗震性能越差;长细比是影响试件水平承载力和抗震性能的重要因素,长细比越大模型弹性阶段的刚度越小,水平位移越大,水平极限承载力越低,屈服后的下降阶段强度刚度退化速度越快,延性和耗能能力越差。骨架曲线的理论模型能很好地拟合试验结果。

7B52-T6防弹铝合金中厚板MIG焊工艺研究

采用MIG焊,以ER5356焊丝为填充材料对18 mm厚防弹铝合金板材7B52-T6进行焊接工艺试验,分析对接接头焊缝显微组织和力学性能,为防弹铝合金中厚板的焊接提供试验依据和理论支撑。结果表明,选定的焊接材料和制定的焊接工艺合理可行,无损探伤、宏观金相试验未发现焊接缺陷,能够满足Ⅰ级焊缝质量要求,焊接接头的抗拉强度平均值达到287.3 MPa,焊接系数约为0.52;该项焊接工艺评定各项性能均达到相关要求,评定合理,可用于指导7B52-T6铝合金结构件的焊接。

二次固溶处理工艺对7A04-T6铝合金组织和性能的影响

针对7A04-T6铝合金的二次固溶工艺进行了试验研究。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、显微硬度计等研究了二次固溶处理工艺对7A04铝合金自然时效组织和性能的影响,并讨论了其影响规律和影响机制。研究结果表明:提高固溶温度或延长固溶时间均能显著提高7A04-T6铝合金自然时效后的力学性能;较高的固溶温度有利于缩短达到相同固溶效果所需的固溶时间;当固溶温度超过485℃,且固溶时间超过60 min时,合金的强度、硬度增大,伸长率下降。而固溶温度的提高或时间的延长,合金的第二相面积分数逐渐减小,而平均晶粒尺寸增大,合金组织发生再结晶;固溶温度过高或固溶时间过长,将促进过渡相(θ'相)向稳定相(θ″相)转变,影响合金性能。

气体流量对铝合金表面等离子喷涂8YSZ热防护涂层微观特性及力学性能的影响

为了突破铝合金表面等离子喷涂热防护涂层结合强度低的技术瓶颈,采用三阴极等离子喷涂系统,在7A04-T6超高强铝合金基材表面制备了8YSZ热防护涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及万能力学试验机,分析表征了不同气体流量参数对涂层显微形貌、物相组成、显微硬度及结合强度的影响,并提出了气体流量参数对涂层结合强度影响的临界值。结果表明:不同的气体流量参数下制备的涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粉末粒子形貌、不同尺寸的孔隙结构及不同程度的裂纹扩展形貌。伴随着气体流量的增加,涂层的致密度增加,涂层的夯实形貌则呈现先增加后减少的变化趋势。不同气体流量参数下制备的涂层的物相结构与喂料粉末基本一致,都仅存在单一成分的Zr_(0.92)Y_(0.08)O_(1.96)组元。伴随着气体流量参数的增大,涂层的平均显微硬度呈现逐渐增大的变化趋势,涂层的平均结合强度呈现先增大后减小的变化趋势。