喷丸成形压力对7B50-T7751铝合金力学性能的影响

目的 研究7B50-T7751铝合金在不同喷丸成形压力下力学性能的变化规律,探究喷丸成形压力对材料表面形貌、疲劳寿命及静力性能的影响。方法 在不同的喷丸成形压力(0.42、0.50 MPa)下对7B50-T7751铝合金进行处理,分析材料的表面形貌。在此基础上,通过细节额定疲劳基准值和截止值进行计算,并进行压缩试验,结合铝合金材料在喷丸前后应变层的位错密度和形态,分析喷丸成形压力对合金材料疲劳寿命和静力性能的影响。结果 与未喷丸试件相比,在0.42 MPa的成形压力下,合金材料的疲劳寿命和静力性能均有所提高。喷丸成形之后,材料表层引入了一定深度的残余压应力层,形成位错密度较大的加工硬化组织,阻碍裂纹扩展,宏观上提高了材料的强度。在0.50 MPa的成形压力下,材料表面更加粗糙,裂纹易在晶粒连接薄弱处萌生,导致合金材料的疲劳寿命有所降低。结论 随着喷丸成形压力的增大,合金材料的疲劳寿命先增大后减小,抗压强度有所增大。在0.50 MPa的成形压力下,部分裂纹易于在弹坑边缘萌生,在一定程度上会降低合金材料的疲劳强度。

宽幅7B50-T7751铝合金厚板不均匀性与疲劳性能研究

采用力学万能试验机、扫描电镜等分析测试手段研究80 mm厚宽幅7B50-T7751板材不同宽度、不同厚度位置的组织与性能均匀性,并与7050-T7451板材疲劳性能进行对比与讨论。结果表明:宽幅7B50-T7751厚板力学性能优异,在L和LT方向上,1/2厚度的拉伸屈服强度分别达到568 MPa和545 MPa,抗拉强度分别达到612 MPa和591 MPa,压缩屈服强度分别达到575 MPa和587 MPa,L-T向与T-L向的断裂韧度达到30.16 MPa·m^(1/2)和26.47 MPa·m^(1/2)。宽幅厚板在不同宽度位置存在一定的各向异性,LT方向上的性能均匀性优于L方向。1/4厚度不同宽度位置性能无明显差异,1/2厚度宽度边缘位置性能优于宽度中心位置。1/4厚度未形成明显强织构,在1/2厚度宽度中心的主要织构为S织构和Brass织构,边缘的主要织构为R织构、S织构和Brass织构。在应力比为0.06时,宽幅7B50-T7751厚板的T-L向抗疲劳裂纹扩展速率性能优于同厚度7050-T7451板材,LT向光滑试样(Kt=1)的疲劳极限低于7050-T7451板材约7.6%,缺口试样(Kt=3)的疲劳极限高于7050-T7451板材约3.7%。

7B50-T7451铝合金板材孔挤压工艺性能研究

采用挤压棒直接冷挤压的方法对7B50-T7451铝合金厚板进行了孔挤压强化,对比分析了其孔挤压前后疲劳寿命;并与第三代高纯7050-T7451铝合金厚板孔挤压强化效果进行对比。通过扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线应力(XRD)等方法,研究了两种合金的疲劳断口形貌特征、微观组织变化以及孔表层的残余应力场。结果表明,采用4%～6%的挤压量对7B50-T7451厚板进行挤压强化可取得较好的疲劳强化效果,试件的疲劳寿命是未挤压强化前的29倍;而7050-T7451铝合金厚板疲劳寿命仅是未挤压强化的5.5倍。孔挤压后,7B50-T7451厚板在强化层产生位错缠结及残余压应力,压应力层深度约为7.3mm,最大残余压应力出现在距孔边约1mm处,应力值为387MPa。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。

7B50-T7751铝合金喷丸强化表面形态衍化及其对疲劳性能的影响

采用陶瓷弹丸对7B50-T7751铝合金进行不同覆盖率(100%、300%、600%、1000%)的表面喷丸强化处理,探究了7B50-T7751铝合金表面粗糙度、表面微观组织以及残余应力场等表面形态因素在不同喷丸覆盖率作用下的衍化规律。通过应力比R=0.06的轴向加载疲劳试验,分析表面形态改变对疲劳强度的影响。结果表明,不同覆盖率的喷丸强化处理均能改善该材料的疲劳性能,其中在100%~300%喷丸覆盖率下,疲劳强化增益效果最为明显,其机理是试件在喷丸处理后表面形态得以改善,同时表层形成较高水平的残余压应力,这两种效应的共同作用使疲劳裂纹源从材料表面缺陷处向内迁移到材料内部容易产生应力集中的夹杂处。

四种典型大气环境下7B50铝合金的腐蚀行为研究

目的研究湿热海洋、干热沙漠、寒冷乡村、暖温高原四种典型大气环境对7B50铝合金腐蚀行为的影响。方法采用户外大气自然环境暴露试验,通过宏观腐蚀形貌分析、金相显微形貌分析、腐蚀深度分析和拉伸性能分析,对比研究7B50-T7751和7B50-T77511两种铝合金在不同大气环境中的腐蚀行为和规律。结果暴露试验周期为3 a时,7B50-T7751铝合金在湿热海洋大气环境中腐蚀严重,局部最大腐蚀深度为166μm,抗拉强度和断后伸长率分别下降了5%和25%;在干热沙漠大气环境下腐蚀较重,局部最大腐蚀深度为44μm;在寒冷乡村、暖温高原大气环境下未见明显腐蚀。7B50-T77511铝合金在四种典型大气环境下均表现出明显腐蚀,局部最大腐蚀深度分别为141、80、42、29μm。结论两种7B50铝合金在典型大气环境中表现出不同的耐蚀性,在微观上均表现为点蚀和晶间腐蚀的混合腐蚀,具有明显的晶间腐蚀和剥蚀倾向。两种铝合金暴露在相同大气环境中时,7B50-T7751板材耐蚀性较7B50-T77511型材略好。