淬火冷却方式对7A52铝合金方管材组织与性能的影响

通过金相组织观察和室温力学性能测试,研究了在线风冷淬火、在线水罐淬火和离线淬火对壁厚为5 mm的7A52铝合金方管材显微组织与力学性能的影响。结果表明,7A52铝合金方管材采用在线水罐淬火冷却方式时,其抗拉强度为483 MPa,屈服强度为431 MPa,断后伸长率为13%,既可满足产品的强度要求,又能降低生产成本。

基于DIC的7A52铝合金动态拉伸性能研究

用万能试验机和分离式霍普金森拉杆对7A52铝合金进行了准静态和动态拉伸性能测试,结合数字图像相关方法(digital imaging correlation,DIC)观测试样动态破坏图像,分析全应变场信息,研究局部应变分布和应变率特性,与传统霍普金森拉杆的电测法数据进行对比,验证霍普金森杆动态拉伸试验结果的有效性。结果表明:7A52铝合金的动态拉伸屈服强度和流动应力有明显的应变率效应,且动态加载下材料的应变硬化能力提升。DIC测试结果显示在动态拉伸过程中,试样中部X方向出现应变集中,在第500μs时达最大值13%,与电测法得到的真实应力-应变曲线中的最大应变值相当,且DIC测试得到的X方向平均应变率与电测法获得值相当,验证了霍普金森杆拉伸试验结果的有效性。

时效工艺对7A52铝合金晶间腐蚀和剥蚀行为的影响

采用恒温浸泡方法、极化曲线测量、金相和透射电镜技术研究不同时效温度和不同时效时间处理7A52铝合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为。研究结果表明:7A52铝合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性随着时效温度的升高和时效时间的增加而减小;腐蚀敏感性随着时效温度的变化由大到小的顺序为:自然时效,100℃/24 h(欠时效),120℃/24 h(峰时效),150℃/24 h(过时效);在120℃时效条件下,腐蚀敏感性随时效时间的变化由大到小的顺序为:120℃/16 h(欠时效),120℃/24 h(峰时效),120℃/60 h(过时效);合金的腐蚀敏感性与晶界析出相(MgZn2)和无沉淀析出带(PFZ)的特征有关;晶界析出相呈链状分布时合金腐蚀敏感性大,晶界析出相尺寸越大,分布越不连续,PFZ越宽,合金腐蚀敏感性越小。

稀土Ce对7A52铝合金组织与性能的影响

采用金相、扫描电镜(SEM)观察、力学拉伸实验、剥落腐蚀实验、电化学腐蚀实验以及慢应变速率拉伸实验等分析测试方法研究稀土Ce对7A52铝合金组织与性能的影响。研究表明:稀土Ce降低合金的强度,随着Ce含量从0增加至0.6%(质量分数),合金的抗拉强度由494.81 MPa降低至476.46 MPa,屈服强度由454.24 MPa降低至435.84 MPa,伸长率由10.15%降低至7.06%;稀土Ce导致合金的耐腐蚀性能得到大幅提高,耐腐蚀性能由大到小的顺序为:0.5%Ce、0.6%Ce、0.25%Ce、0Ce。其原因是,添加稀土Ce的合金中会形成一种大块多边形状的脆性稀土相(Al_xMg_yZn_z(TiCr)_mCe),该脆性稀土相容易成为拉伸断裂的裂纹源,降低7A52铝合金的强度。同时,稀土Ce能提高合金表层氧化膜腐蚀时的电荷转移电阻(R_t),使其耐腐蚀性能得到提高。

7A52铝合金双丝焊接头的组织与性能

采用5A56焊丝对7A52铝合金进行双丝气体保护焊,对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接性能较好。因焊丝合金化学成分和结晶过程的影响,焊缝处是合金接头的薄弱环节。对于中厚7A52铝合金板,采用双丝气体保护焊方法可得到优良的焊接接头。

超声冲击处理对7A52铝合金焊接接头表层组织及性能的影响

目的研究超声冲击处理对7A52铝合金焊接接头表层组织及性能的影响。方法用双丝MIG焊接方法对7A52铝合金进行焊接,采用UIT-125型超声冲击机对其焊接接头进行全覆盖处理;通过金相显微镜,对超声冲击处理后的焊接接头组织变化规律进行观察分析;利用显微硬度计和磨擦磨损试验机测试研究其接头力学性能。结果超声冲击处理后,焊趾处形成相对连续、均匀、光滑的过渡圆弧,可以有效地缓解焊接接头的应力集中,7A52铝合金焊接接头表面得到了明显强化,形成一层致密的塑性变形层,接头表面晶粒细化,母材的表层塑性变形厚度可达15μm左右,热影响区的表层塑性变形厚度可达25μm左右,显微硬度和耐磨性显著提高。结论经超声冲击处理后,7A52铝合金焊接接头表面的塑性变形层最厚处可达20μm左右,形成了具有大致平行于焊接接头表面择优取向的形变织构。沿厚度方向1.5 mm内,热影响区的硬度最高可达162HV,焊缝区的最高硬度为113HV,相比之前提高了21.5%,表层的耐磨性得到较为明显的提高。

双级时效对7A52铝合金组织与性能的影响

采用拉伸力学性能测试、电导率测定、透射电镜分析等手段研究双级时效处理条件下7A52铝合金的力学性能、电导率和显微组织结构。研究结果表明:7A52铝合金适宜的双级时效工艺为105℃/8 h+130℃/14 h。在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为500 MPa,444 MPa,11.1%和18.44 S/m。与单级峰值时效相比,强度并未明显降低而电导率有明显提高,表明合金抗应力腐蚀性能得到改善。双级时效后,合金的晶内组织为细小弥散分布的η′(MgZn2)相,晶界上有断续分布的晶界析出相MgZn2和较明显的无沉淀析出带。

均匀化处理对7A52铝合金组织和性能的影响

采用硬度、电导率测量、金相和高温原位X射线衍射分析技术研究不同均匀化处理条件下7A52铝合金组织与性能的变化规律,着重讨论不同均匀化处理条件下合金的物相组成及其演变、基体固溶体固溶度的变化与合金硬度和电导率的关系。研究结果表明:铸态合金由-αAl过饱和固溶体及少量平衡相MgZn2组成;在均匀化处理过程中,铸态合金显微组织结构发生了2个方面的变化:一方面,在300℃以下均匀化,过饱和固溶体分解,析出MgZn2平衡相;在400℃以上均匀化,上述平衡相又逐步回溶到基体固溶体中;另一方面,在400℃以上均匀化,铸态合金枝晶组织和枝晶间粗大的平衡相随均匀化温度的升高而逐步消失,与此同时,铸态合金的硬度先降低然后升高,电导率则先升高然后降低。这种性能的变化与铸态合金的组织结构变化一一对应。7A52合金铸锭适宜的均匀化处理工艺为470℃/24 h。

7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝的电化学局部腐蚀行为

7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝的成分虽然与母材相同,但其经历了再结晶过程和特殊的热处理过程,粗大第二相发生的变化会导致其电化学行为发生改变。文中分析了焊缝的显微组织和粗大第二相,对母材和焊缝分别进行了电化学测试,并观察了腐蚀后的表面形貌和特征,以确定局部腐蚀形核处。研究结果表明,焊缝的电化学局部腐蚀过程与母材相似,均为Mg2Si优先阳极溶解,产生自身的点蚀坑,随着腐蚀的进行,Mg2Si周围的基体被腐蚀。而α–Al12(Fe,Mn)3Si与Al6(Mn,Fe)并未被腐蚀。

7A52铝合金中第二相分析及微区电位测试

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、透射电镜、扫描开尔文探针力显微镜对7A52铝合金的第二相进行观察及表征,并对微米量级的第二相进行电位测试。结果表明:长条状的η相与基体非共格,其强化效果较弱;圆片状的η'相与基体半共格,是最主要的时效强化相;近似方块状的Al6Mn分布在晶界和晶内;近似于球形的Al3Zr粒子尺寸小、密度大,能够强烈地钉扎位错;形状不规则的AlMnFe和Mg2Si沿轧制方向弥散分布在基体上,其伏打电位均低于基体的电位,在腐蚀环境中容易被溶解而腐蚀,成为应力腐蚀裂纹源;而且同类相的尺寸不同,AlMnFe相对基体的伏打电位值也不同;Al6(Mn,Fe)相对基体的伏打电位值要比Mg2Si的更低,说明在腐蚀环境中,Al6(Mn,Fe)更容易被腐蚀。本试验有助于分析应力腐蚀断裂中裂纹的起始点。

7A52铝合金电子束焊接参数及性能

对20 mm厚7A52铝合金板材采用试件法进行电子束焊接,确定了焊接参数并对力学性能进行分析.结果表明,采用加速电压60 kV,电子束流120 mA,聚焦电流763mA,焊接速度800 mm/min,可得到良好的焊缝表面.电子束流增大焊缝深宽比显著增加,聚焦电流微小的数值变化可引起焊缝形状突变.接头焊缝区晶粒细小均匀,抗拉强度为母材的87%,焊缝维氏硬度最低值为母材的61%,焊缝冲击韧度为母材的95.4%,表明了电子束接头的性能很高.

30mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊接组织与性能研究

针对30 mm厚的7A52铝合金,采用搅拌摩擦焊接技术进行单道焊接试验,利用光学显微镜等工具对焊接接头组织及力学特性进行研究。结果表明:沿焊缝区横截面的硬度分布呈现W形,TMAZ/HAZ过渡区为接头软化区,硬度最低值在前进侧的TMAZ/HAZ过渡区;焊接接头强度达到母材强度的85.8%,断裂于TMAZ/HAZ过渡区,为韧窝断口形貌。

7A52铝合金原位加热过程中的物相转变与热膨胀系数测量

用原位加热X射线衍射方法测量了7A52合金铸锭在不同温度下的X射线衍射谱,确定不同温度下该合金中存在的物相,精确计算基体在不同温度下的点阵常数和不同温度区间的热膨胀系数。试验结果表明:7A52合金铸锭由基体、少量η(MgZn2)、T(Mg32(Al,Zn)49)相和难熔相Al6Mn组成;随温度升高,合金元素从基体中析出形成η和T相,在300℃左右T相大量析出;T相在高于300℃的温度下逐步回溶入基体,形成单一固溶体。在低于100℃和高于450℃的温度区间内点阵常数变化主要受温度影响,而在介于以上温度的中间区段点阵常数变化平缓,基体点阵常数的变化受温度和相变双重因素影响。采用高温原位X射线衍射方法测量物相的热膨胀系数是可行且精确的。

单丝、双丝MIG对7A52铝合金焊缝性能和变形的影响

采用单丝、双丝MIG两种焊接工艺研究7A52铝合金焊缝抗拉强度和硬度分布以及平板对接产生的自由变形特点。结果显示:5A56、5356焊丝形成的焊缝强度低于母材;单、双丝焊缝截面硬度分布规律基本相同,但双丝焊较单丝焊热影响区减小1/3;单丝焊对接缝的自由变形远大于双丝焊。

中厚板7A52铝合金光纤激光焊接接头组织与性能

采用光纤激光对8 mm厚度的7A52铝合金板材进行对接焊接试验,分析焊缝上下组织及性能差异.采用能谱仪(EDS)分析焊缝不同区域合金元素的烧损情况,并对焊缝和母材分别进行拉伸试验,测量焊缝显微硬度.结果表明,焊缝上部区域的显微组织比下部区域小,焊缝上部Mg,Zn元素含量低于下部边缘;焊缝上部中心的显微硬度高于下部中心,焊缝上边缘的显微硬度小于下边缘;焊接接头以韧性断裂为主要特征,抗拉强度为325 MPa,为母材的65.9%.焊缝抗拉强度的降低与Mg,Zn元素的烧损、焊接应力、气孔缺陷等因素密切相关.

超声冲击实现7A52铝合金焊接接头表面纳米化

针对7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究尚不成熟的实际情况,利用超声冲击技术,在预设电流为2 A,超声冲击速度为1.25 min/cm2的条件下,对7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头进行超声冲击处理,借助扫描电子显微镜及透射电子显微镜对超声冲击处理后的7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头的表层组织进行观察、分析.发现焊接接头表层经超声冲击处理后形成塑性变形层,焊缝及热影响区的变形层厚度可达70μm左右,母材的变形层厚度可达50μm左右.同时,焊接接头表层晶粒被细化,焊缝表层的晶粒尺寸可达70~300 nm,母材的晶粒尺寸可达50~500 nm.

超声冲击对7A52铝合金焊接接头疲劳性能的影响

文中对超声冲击处理前后的7A52铝合金焊接接头显微组织、显微硬度以及残余应力进行了分析,并对超声冲击处理前后的接头在不同循环应力比的加载条件下进行了疲劳试验.结果表明,经超声冲击处理后接头塑性变形层厚度在45~70μm左右,母材区表面硬度提高了170%,焊缝区硬度提高了大约70%,改变了焊态残余应力分布,成功引入了压应力;在疲劳试验中,循环次数为2×106的条件下,加载应力循环比为0.1时,冲击态接头的疲劳强度为60.26 MPa,比疲劳强度为40.74 MPa的焊态试样提高了47.9%,而在加载应力循环比为0.45时,冲击态接头的疲劳强度为46.53 MPa,比疲劳强度为39.97 MPa的焊态试样提高了16.4%.

7A52铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学特性

利用微弧氧化技术在7A52装甲铝合金表面原位生成了陶瓷层,通过SEM、XRD等手段分析了陶瓷层的表面形貌和物相组成,并在MS-T3000往复式摩擦磨损试验机上考察了陶瓷层在干摩擦条件下的摩擦学行为,分析了陶瓷层的磨损失效机制。结果表明,微弧氧化陶瓷层由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3陶瓷相组成,高硬度的陶瓷层提高了7A52铝合金表面接触载荷承载能力和耐磨性,耐磨性最大提高幅度达到了100倍以上。陶瓷层的磨损机制以磨粒磨损失效为主。

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊接头性能研究

采用搅拌摩擦焊工艺对20mm厚的7A52铝合金进行了焊接,用金相显微镜、扫描电镜等分析测试手段,分析了焊接接头的组织与性能。研究表明:20mm厚的7A52铝合金,在合理的工艺参数下,接头强度可达母材的87%;焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒。断口分析表明,搅拌摩擦焊接头断口为明显的韧窝形貌,并用位错理论解释了微观断裂机制。

7A52铝合金热加工过程中高温压缩变形行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上进行高温压缩变形模拟实验，研究了7A52铝合金在高温塑性变形过程中流变行为。实验结果表明，合金高温压缩变形时的流变应力随变形温度的升高而减小，随变形速率的提高而增大。热变形条件下流变应力σ、应变速率ε和变形温度T之间满足一定的关系式。研究指出，合金适宜的热加工温度为400℃-420℃。