7D04-T7451铝合金高温性能及组织变化特征

通过高温拉伸、SEM、TEM等方法对7D04-T7451铝合金厚板在不同温度下的组织、性能变化及断裂行为进行试验研究。结果表明,随拉伸温度升高,合金的强度降低,伸长率随温度增加而逐渐增加;在较低温度拉伸时,出现了二次析出的现象;当温度超过150℃后,晶内析出相发生了粗化;随温度升高,合金断口逐渐由以位错滑移为主的层片状沿晶断裂转变为以基体/析出相滑脱为主的韧窝断口。

7D04-T74511铝合金高温力学性能研究

研究了不同温度条件下的7D04-T74511铝合金力学性能,并采用TEM和SEM等手段分析了不同温度下拉伸试样断口的微观组织。研究结果表明:随温度升高,合金的强度显著下降,且随温度的升高其影响逐渐加剧;结合TEM微观组织观察,125℃以下时发生轻微的二次析出,部分弥补热激活造成的强度下降,强度下降趋势较缓;而当温度升高到150℃以上时,该合金中的沉淀相发生粗化,且随温度升高粗化速度加快,强度下降逐渐加速;通过SEM断口分析,室温拉伸时,合金强度较高、塑性较低。因此,剪切区域主要发生穿晶剪切断裂。随着温度的升高,断口中高温滑移特征以及基体/沉淀相界面的滑脱越来越显著。

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。

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。

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-T73铝合金锻件电导率与力学性能稳定性的研究

针对7A04-T73铝合金锻件生产中出现的电导率与力学性能不匹配问题,通过对该合金锻件锻压工艺及热处理工艺的试验研究,确定了影响电导率与力学性能的因素。结果表明,7A04铝合金锻件的最佳锻造温度为400℃～420℃,淬火温度为469℃～475℃,双级时效制度为(115±5)℃8 h+(180±5)℃12 h。

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。

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。

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。

基于正交铣削试验的7A65-T7451铝合金表面粗糙度预测模型

采用正交试验方法对新型铝合金7A65-T7451进行铣削试验,获得了大量该铝合金的表面粗糙度工艺参数。对试验数据进行了极差和均值分析,确定了各参数对表面粗糙度的影响顺序和影响趋势。基于多元线性回归分析,建立了表面粗糙度的预测模型,并对模型进行了误差检验。该预测模型为7A65-T7451铝合金铣削参数的合理选择提供了依据,对未来7A65铝合金应用于航空结构件时降低表面粗糙度及提高疲劳寿命有一定意义。

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。

新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金热稳定性研究

采用常温拉伸力学性能测试和透射电镜(TEM)观察,研究新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金7D04的热稳定性。结果表明:7D04-T7451合金的组织和性能在不高于125℃时可长时间保持稳定;当温度高于150℃时,板材的强度随着稳定化处理时间的延长持续下降;稳定化处理温度越高强度下降的幅度越大。稳定化温度175℃处理500h后,屈服强度和抗拉强度仅为286MPa和385MPa,与未稳定化处理相比分别降低38%和26%。7D04-T7451铝合金在稳定化处理过程中强度下降的内在原因是由于η′和η相的粗化。

基于扫描Kelvin探针和FT-IR的7B04-T74铝合金/涂层体系丝状腐蚀研究

对7B04-T74铝合金进行硫酸或铬酸阳极氧化后再喷涂底漆或底漆+面漆,从而制备4类试样,而后开展标准丝状腐蚀试验,利用扫描Kelvin探针(SKP)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)技术对7B04-T74铝合金/涂层体系的腐蚀行为和机理进行研究。光学显微镜观察发现4类试样上腐蚀丝的数量较少,且长度不超过3 mm,表明4类试样均具有较好的耐蚀性。SKP测试结果表明,4类试样跨划痕区域的伏打电位随试验时间的变化规律相似,划痕处与周围的涂层-金属界面之间的电位差引起丝状腐蚀的发生,腐蚀机理为阳极破坏;单个腐蚀丝的伏打电位值朝着头部降低,朝着尾部升高,头部和尾部之间的电位差促进腐蚀丝的传播。FT-IR分析显示丝状腐蚀产物的成分主要为Al(OH)3、Al2O_(3)和AlCl3及其部分水解产物,发生的电化学反应类似于7B04-T74铝合金在氯离子作用下的点蚀过程。对比分析结果表明,2种阳极氧化方式对丝状腐蚀的影响差异性较小。

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。