A6N01-T5铝合金型材力学性能与停放时间的关系

论述了A6N01-T5铝合金型材停放时间与力学性能的关系。铸锭经挤压机挤压成形,在挤压机上在线淬火处理,室温停放不同的时间,随后在相同的时效制度下进行人工时效,其力学性能的变化非常明显。通过对比试验,确定了型材力学性能与停放时间的关系曲线。

6A01-T5铝合金/304不锈钢的缝隙腐蚀行为研究

目的 研究6A01-T5铝合金和304不锈钢异种金属间的缝隙腐蚀行为规律。方法 采用常温常压浸泡腐蚀方法,结合SEM、EDS、XRD和白光干涉检测,对6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙结构在碱性Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究。结果 6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙腐蚀表现为在缝口处产生沿缝口方向的凹陷渠,在缝内,以局部减薄和腐蚀坑为主,并随着腐蚀时间的延长,腐蚀程度逐渐加重。不同区域腐蚀产物的形貌和成分组成不尽相同,缝外暴露区的腐蚀产物表现为晶体颗粒状,主要成分为Ca CO3和Al(OH)3等铝的腐蚀产物。缝口附近沿缝口方向形成一层有明显界线的腐蚀产物覆盖层,缝隙内部的腐蚀产物相对较少,表现为尺寸相对较小的结块,主要成分为Al(OH)3等铝的腐蚀产物。结论 在6A01-T5铝合金与304不锈钢非电连接情况下,6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙内2种金属分别独立发生缝隙腐蚀,因2种金属在腐蚀过程中争夺O2,使得304不锈钢对6A01-T5铝合金的缝隙腐蚀起到抑制作用。

A6N01S-T5铝合金型材焊接热裂纹研究

采用ER5356焊丝焊接A6N01S-T5铝合金型材,分别对焊接及补焊后的焊接接头进行宏观组织和微观组织观察,以及对接头硬度进行分析,综合评价A6N01S-T5型材的焊接热裂纹敏感性。

6N01-T5铝合金焊接接头疲劳断裂分析

为了确定6N01-T5铝合金挤压型材焊接接头发生疲劳断裂的原因,对6N01-T5铝合金型材及其焊接接头分别进行了疲劳试验,获得了它们的S-N曲线及条件疲劳极限.分析了接头的显微组织与力学性能,并对疲劳断口进行分析,得到了6N01-T5铝合金焊接接头的疲劳断口特征.结果表明,接头显微组织为-αAl与-αAl和Mg2Si的伪共晶,主要缺欠为气孔;在热影响区与母材交界处存在一软化区,该软化区会引起静载断裂,但不是构件发生疲劳断裂的主要原因;位于焊缝表面焊接缺欠以及构件的表面状态是影响接头疲劳性能的主要原因.

A6N01-T5铝合金焊接接头的组织与疲劳性能

为了确定A6N01-T5铝合金挤压型材MIG焊接接头发生疲劳断裂的原因,本文采用高频疲劳试验机对A6N01-T5铝合金MIG焊接试样进行低周疲劳拉伸试验,研究了A6N01-T5铝合金焊接接头低周疲劳行为、疲劳裂纹表面和断口表面以及缺陷对疲劳性能的影响。结果表明:在热影响区存在一个明显的软化区,该软化区在疲劳拉伸实验中变形较严重;A6N01铝合金焊接试样的疲劳裂纹源萌生于气孔及夹杂等缺陷产生应力集中处;焊缝近表面的气孔及内部的夹杂是裂纹快速扩展的诱因。

高速列车用A6N01S-T5铝合金及其焊接接头高寒条件下的性能

以高速列车车体用A6N01S-T5铝合金为研究对象,研究A6N01S-T5铝合金及其焊接接头在低温条件下(-50℃～0℃)的力学及疲劳性能,为高寒条件下车辆运行及设计提供基础数据。试验结果表明,随着温度的降低,铝合金材料的拉伸和疲劳性能均有所上升,在-50℃～0℃,母材的抗拉强度增长率为0.14 MPa/℃,焊接接头为0.52 MPa/℃,母材的疲劳强度均提高约8.7%;焊接接头在-40℃～0℃仅提高了1%,而在-50℃时提高了7.8%。

A6N01S-T5铝合金及其焊接接头晶间腐蚀研究

本文研究了A6N01S-T5铝合金及其焊接接头的晶间腐蚀行为,并利用宏观形貌观察法、化学分析法、失重法、金相检测法和表面CLSM检测法测试其腐蚀速率。结果表明:A6N01S-T5焊接接头的腐蚀速率高于相应母材,接头焊缝区腐蚀最严重;晶间腐蚀与材料本身的晶粒晶界化学成分、结构差异有关,晶界第二相偏析在腐蚀介质中导致电化学电位不同产生晶间腐蚀。

A6N01S-T5铝合金接头疲劳性能

A6N01S-T5铝合金在现代化高速列车中应用广泛,制造铝合金高速列车车体时,焊接式最主要的连接方式,据统计,铝合金结构件中90%的断裂是由承受重复性动载的焊接接头的疲劳破坏引起的,研究了A6N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能,结果显示,同种焊接接头带余高试件比平滑接头的疲劳强度低,机加工的方式和精度很大程度上影响试件的疲劳性能。

A6N01S-T5铝合金厚板搅拌摩擦焊接头疲劳性能

对42 mm厚A6N01S-T5铝合金型材进行双面搅拌摩擦焊接,焊后沿焊缝横截面将接头分为上、中、下三层分别进行疲劳试验,探究其疲劳性能;通过金相组织观察、显微硬度测试、断口分析等方法分析接头疲劳断裂的原因。结果表明,接头疲劳断裂多发生在热影响区,上、中、下三层的疲劳极限分别为103.9 MPa、101.4 MPa和102.2 MPa;焊核区微观组织为细小等轴晶粒,热影响区组织形貌与母材接近,略有粗化现象;接头显微硬度分布呈W型,母材硬度约为108 MPa,焊核区约为75 HV,距离焊缝中心约10 mm的HAZ软化区硬度值最低,约为55~60 HV;疲劳源多为氧化物夹杂造成的应力集中诱发形成。

6A01-T5铝合金型材及其焊接接头的疲劳极限测试

为了快速、准确地验证材料的疲劳极限,从试验方法和试样组的测试顺序两个方面进行分析研究。介绍了一种用3~5个试样验证疲劳极限的试验方法,并结合小样本的概率分析论证了该方法的有效性。利用这种试验方法,用简谐共振式高频疲劳试验机分别测试了取自6A01-T5铝合金型材的3种板试样,包括母材光滑试样、焊接平滑试样和焊接余高试样。结果表明,与传统应力升降法相比较,试验验证方法具有节省试样和缩短试验周期的优点。根据疲劳寿命影响因素和试样断口图片,分析了焊接接头疲劳性能测试用试样的差异,并推荐了平滑试样与余高试样的检测顺序,为铁路机车车辆构件疲劳性能检测提供了一种有效方法。

国产A6N01铝合金型材MIG焊接头的微观组织与力学性能

利用金相观察、显微硬度测定、拉伸和弯曲性能测试等方法研究了A6N01-T5铝合金型材MIG焊接接头的显微组织和力学性能.结果表明：焊接接头焊缝中心金属为明显的激冷形成的铸态组织,呈等轴晶状;熔合区靠近焊缝侧的结晶形态为沿散热方向排列的柱状晶,邻近熔合区的热影响区晶粒粗化.焊缝中心处具有较高的显微硬度,在距离焊缝中心10~12 mm处的热影响区显微硬度值最低.国产A6N01-T5铝合金型材焊接接头抗拉强度达到欧洲标准DIN EN 288-4的要求.

国产A7NO1S-T5铝合金型材MIG焊接接头疲劳性能研究

对10 mm厚的高速列车用国产A7N01S-T5铝合金挤压型材熔化极气体保护焊(MIG)平滑接头和带余高接头进行了疲劳试验,测定了反映接头疲劳性能的S-N曲线,对典型疲劳断口进行了扫描电镜分析,比较平滑接头和带余高接头的疲劳性能。结果表明:在置信度为90%、存活率为50%、误差限为6%的条件下,平滑接头疲劳极限为105 MPa,带余高接头疲劳极限仅为75 MPa。焊接缺陷是影响平滑接头疲劳极限的主要原因,而焊趾处的应力集中则是影响带余高接头疲劳极限的主要原因。

挤压对6N01铝合金型材性能均匀性的影响

6N01铝合金是制造车体所需的薄壁中空大型型材的良好材料,基本力学性能数据是制定塑性加工工艺、理解塑性加工过程以及进行塑性加工过程数值模拟的基础。T4状态6N01铝合金型材室温拉伸试验表明,型材的力学性能具有不均匀性和各向异性,且这种不均匀性主要体现在塑性变形抗力和塑性变形能力上,极限承载能力的不均匀性不显著。显微组织也具有不均匀性和各向异性,在截面不同位置具有不均匀的组织,沿挤压方向则形成拉长组织和形变织构,这种组织的不均匀性与织构是导致力学性能不均匀性和各向异性的内在根源,是由于热挤压变形与冷却速度等工艺条件差异而导致的。

7N01-T5铝合金搅拌摩擦焊接头微区软化行为及控制

可时效强化型铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头焊核区(NZ)及热影响区(HAZ)由于受到焊接热循环作用,析出相粒子组态特征发生转变,成为接头的薄弱区。本试验采用不同焊接参数对10 mm厚7N01-T5铝合金进行双面搅拌摩擦焊接,分析了接头微区软化形成机制,并探究了焊接热输入、焊后自然时效以及焊接过程中施加局部冷却对接头微区软化行为的影响。结果表明:不同焊接速度条件下,接头显微硬度分布均为"W"型,NZ及HAZ的硬度值低于母材的,出现微区软化现象,高热输入条件下,接头微区软化现象更为明显。NZ软化的形成是由于在热-机械作用下母材中η′析出强化相粒子发生溶解所致。NZ可以通过焊后自然时效,GP区的再次脱溶析出提高硬度。自然时效30 d后,NZ的显微硬度可恢复至母材的硬度值。HAZ软化的形成是由于该区域在焊接热循环作用下析出了粗大的η相,导致该区域的时效强化能力减弱,自然时效后该区域仍是接头性能最薄弱区。在焊接过程中对HAZ施加局部冷却,能有效改善HAZ微区软化。施加局部冷却后,接头焊态显微硬度最低值(76.4 HV)比空冷焊接条件下接头显微硬度最低值(67.7 HV)提高了8.7 HV;自然时效30 d后,施加局部冷却的接头平均屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为231 N/mm^(2)、336 N/mm^(2)和9.25%,屈服强度和抗拉强度分别提高了4.2%和8.6%。

热时效对6N01铝合金型材性能均匀性的影响

研究时效工艺对6N01铝合金型材性能均匀性的影响。结果表明,时效处理使铝合金材料的强度大幅度提高、塑性显著下降,型材截面性能的不均匀性仍然存在,且这种不均匀性主要体现在塑性变形抗力和塑性变形能力上,对极限承载能力的影响相对较小。性能不均匀的内在根源是微观组织的不均匀分布,时效热处理不能消除挤压等过程产生的不均匀性,且时效过程第二相的不均匀析出进一步加剧这种不均匀。T5状态铝合金型材力学性能的不均匀与加工历史如铸造、热挤压变形、冷却、时效等存在联系。

微观组织特征对服役6N01-T6铝合金材料力学性能的影响

为了掌握车体结构材料长期服役后性能的变化规律以及综合评估服役车体的可靠性,本研究对两种服役不同里程的6N01-T6铝合金车体侧墙型材(型材A和型材B)进行取样,测试了拉伸性能和疲劳性能,并结合微观组织表征结果,分析讨论了微观组织特征对长期服役铝合金侧墙型材力学性能的影响。结果表明,型材A横断面微观组织为均匀粗大等轴状晶,针状析出相粒子长度约为60 nm;型材B横断面的表层为粗大等轴晶,心部为细长纤维状晶,针状析出相粒子长度约为35 nm。型材A拉伸试样的平均屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为254 MPa、277 MPa和7.8%;型材B拉伸试样的平均屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为247 MPa、282 MPa和11.2%。在可靠度为97.5%、置信度为95%的条件下,型材A和型材B的疲劳极限分别为81.6 MPa和101.7 MPa,微观组织特征差异是导致长期服役后两种型材延伸率和疲劳性能存在明显差异的主要原因。

高速列车用6A01-T5铝合金MIG焊接接头软化行为研究

利用万能材料拉伸试验机、显微硬度计、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪等设备研究了6A01-T5铝合金MIG焊接接头的微观组织与力学性能,重点针对其软化行为进行了分析。结果表明,焊缝心部为等轴晶的典型铸态组织,靠近熔合线附近的焊缝为柱状晶组织。在距离两侧熔合线约6 mm处的热影响区均存在一软化区,为焊接接头的最薄弱区。焊接接头抗拉强度159 MPa,断后伸长率10.2%,断裂位置为硬度最低的软化区。软化区受焊接热影响产生过时效作用,Mg2Si析出相聚集长大是导致该区域硬度降低的主要因素。

时效工艺对动车组6N01铝合金车体型材性能影响

采用力学性能测试和显微组织观察等方法,研究了动车组6N01铝合金车体型材时效工艺对其性能和组织的影响。结果表明,185℃3h时效制度对6N01铝合金车体型材很适宜,在此条件下,该合金型材的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为262.8N/mm^2~231.1 N/mm^2、224 N/mm^2~214.3 N/mm^2和13.1%~17.3%。这一结果说明,该时效制度比双级时效制度可节省保温时间7 h。

6N01铝合金挤压材显微组织及其力学性能的相关性

借助金相显微镜、透射电镜观察结合拉伸性能测试等方法,研究了3个批次工业化生产的高铁结构件用6N01-T6铝合金挤压材的显微组织和力学性能,以探究晶粒尺寸和形状、合金相粒子组态与挤压材强度和伸长率的相关性.研究结果表明:细小扁纤维状晶粒有利于6N01铝合金挤压材获得高的强度及伸长率,细小弥散分布的过剩结晶相粒子及较宽的无析出带宽度有利于提高6N01铝合金挤压材的伸长率,尺寸粗大、数量较多的过剩结晶相粒子对6N01铝合金挤压材的强度影响不明显,但是会明显影响挤压材的伸长率.

高速列车用铝合金型材激光-MIG复合焊工艺特性和接头性能

激光-MIG复合焊是实现高速列车铝合金车体优质、高效、低成本焊接制造的理想技术。针对高速列车铝合金车体用的3 mm厚6A01-T5铝合金型材,开展激光-MIG复合焊工艺试验,研究工艺参数对焊缝成形及气孔缺陷的影响规律,分析接头的组织特征、硬度分布、拉伸及疲劳性能。结果表明:在满足焊缝熔透条件下,较小的激光功率、较小的电弧电流或较低的焊接速度有益于减少气孔缺陷;接头组织从焊缝中心到母材依次是等轴晶区、柱状晶区、半熔化区、过时效区和母材区,相比电弧主要作用区,激光主要作用区的等轴晶尺寸更小且半熔化区宽度更窄。接头存在软化现象,焊缝区硬度最低,热影响区宽度约1.5 mm;接头的平均抗拉强度达197.5 MPa,为母材抗拉强度的80.6%,试样断裂于焊缝区,表现为明显的韧性断裂特征;接头的疲劳强度为93.5 MPa,裂纹萌生于焊缝表面的组织疏松处,裂纹扩展区断口呈现明显的韧性断裂和脆性断裂的混合断裂特征。