高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点抗震性能试验研究及数值分析

为研究高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点的抗震性能,设计了采用铝合金和不锈钢两种材料角型连接件的节点循环加载试验。结果表明,全铝合金角型件节点的延性发展严重不足,延性系数最大仅为2.25,破坏征兆不明显,在抗震结构中偏不安全。顶底不锈钢角型件节点最大塑性转角均在0.04rad以上,满足美国规范FEMA350不小于0.03rad的延性设计要求,表现出良好的塑性变形及耗能能力。对于顶底不锈钢角型件节点,梁腹板采用铝合金或不锈钢角型件对滞回全过程及各项性能指标无显著影响。采用有限元分析软件ABAQUS对节点抗震性能试验进行有限元模拟,有限元分析和试验结果吻合良好,可以很好地模拟节点的受力全程。

7系高强铝合金力学性能研究现状及发展趋势

高强铝合金材料在土木工程领域具有较为广泛的应用前景,然而关于7系高强铝合金材料尚无系统的研究,限制了其在大跨度空间结构、特种结构、极端环境等复杂工程中的应用。本文对比了几种较为常用的7系铝合金材料力学性能,并详细阐述了高强铝合金材料高温力学性能、构件承载性能以及焊接连接性能等方面的研究进展。从国内研究现状看出,目前已开展较为充分的高强铝合金材料力学性能研究,但是关于7系高强铝合金构件轴压稳定、抗弯、压弯下构件稳定性能的研究尚且不足,搅拌摩擦焊接连接节点受力性能的研究突破对高强铝合金材料的工程应用具有重要意义。本文基于现有研究的不足之处,展望了7系高强铝合金材料与构件性能研究的发展方向,以期推动高强铝合金材料的工程应用。

高温低氧环境下铝、锌阳极在高盐度海水中的性能研究

为了明确铝阳极与锌阳极在工艺水舱等特殊环境下谁更适合使用。依照NACE TM 0190中牺牲阳极的电化学测试方法,对比研究了Al-Zn-In-Si阳极与Zn-Al-Cd阳极在高温低氧的高盐度海水中的电化学性能。在55℃低氧海水中,随着溶液盐度升高,铝阳极的电位有所负移,电化学效率急剧下降,腐蚀形貌越发不均匀;锌阳极的电位变化情况近似铝阳极,但电化学效率变化不大,且腐蚀形貌比较均匀。在特殊环境下,从电化学性能来看,锌阳极更适用。并且,不同盐度的溶液中,锌阳极与铝阳极的电位接近,不存在电位极性反转的情况。

高硅铝合金粉末制备工艺及其综合性能分析

由于液相烧结工艺升温较快,材料性能较差,因此,对高硅铝合金粉末制备工艺及其综合性能进行分析研究。选用较低的浇筑温度,加入变质剂,得到大量初态硅。在原料表面加入碳,获得不同体积和孔径大小的试验样本材料,在样本材料中加入高硅铝合金。运用液相烧结来加强原料的紧实度,通过颗粒重新排列,补充液体的相对间隙。对粉末进行包套,运用扩散设备对包套内粉体进行排气,完成制备。测试结果表明:烧结升温曲线比液相烧结曲线多出两个温度点,升温速率减慢,孔隙率降低,材料致密度得到提升。

新疆严寒C区高性能铝合金外窗热工性能研究

建筑外窗是外围护结构重要组件之一,其能耗占建筑总能耗近50%,是建筑外围护结构节能的薄弱环节,并且新疆的节能型外窗与国内外先进区域存在差距,所以要改善其热工性能,降低外窗能耗。本文主要通过运用MQMC软件对新疆高性能85系列铝合金外窗进行型材、中空玻璃系统研究,分析其影响因素,改善热工性能。

预回复对固溶-T652处理超高强铝合金挤压材组织与性能的影响

研究预回复对固溶-T652处理超高强铝合金Al-12.5Zn-3.6Mg-1.2Cu-0.2Zr-0.06Sr挤压材组织与性能的影响。结果表明:合金在固溶-T652处理前预回复处理((250℃,24 h)+(300℃,6 h)+(350℃,6 h)+(400℃,6 h))能明显提高合金的位错密度,显著细化合金晶粒(平均晶粒尺寸从11.14μm下降到5.25μm),降低晶界平均角度(从17.81°下降到12.57°),提高低角度晶界所占比例(由66.2%提高到76.4%),但硬度和强度略有下降。预回复处理能显著改善合金的抗晶间腐蚀性能,最大晶间腐蚀深度由247.7?m降为138.0?m。定量分析结果表明:合金强度的降低可归因于时效沉淀强化效果的降低;抗腐蚀性能的提高可归因于低角度晶界比例的提高和晶界析出相的粗化。

5052铝合金-HC420LA高强钢磁脉冲焊接接头盐雾腐蚀性能

对5052铝合金-HC420LA高强钢的磁脉冲焊接接头进行了盐雾腐蚀试验,揭示了磁脉冲焊接接头的腐蚀机理。研究结果表明,铝-钢磁脉冲焊接接头的力学性能在盐雾腐蚀环境中的退化较为明显,腐蚀首先从焊缝两侧尖端开始,当腐蚀时间达到48h时,焊接接头强度已下降为原来的20%。断口微观分析表明,钢较低的电化学电位加快了腐蚀,接头的腐蚀行为具有自催化作用。

铝/钢预置高熵合金粉末对接接头组织及力学性能

采用微束等离子的焊接方法进行6010铝合金/钢预置CrMnFeNiZr高熵合金粉末对接熔钎焊工艺试验,在合适的工艺参数下可获得成形较好的熔钎焊接头,对所得接头进行微观组织及力学性能分析.结果表明:焊接过程中CrMnFeNiZr高熵合金粉末发生熔化,和液态铝一同形成焊缝;接头界面区生成较平整的FeAl3金属间化合物层,经显微硬度测试,该区域硬度最大,平均硬度为526.1 HV;经拉伸测试,试样断裂于铝合金/钢界面处,接头抗拉强度为104 MPa,和未预置高熵合金粉末的接头抗拉强度73.7 MPa相比,预置CrMnFeNiZr高熵合金粉末所得接头强度提高.

高强铝合金半固态成形技术研究进展

利用半固态成形技术制备高性能铝合金是现代材料成形技术的重要研究方向。介绍了几种高强铝合金的新型半固态成形技术,如倒锥形通道浇注法、流变挤压成形法、原位反应液相线铸造法等,分析了半固态成形高强铝合金的组织和性能,找出了其中存在的问题,为今后的研究开发指明了方向。

发动机缸盖用新型Al-Si-Cu-Mg铝合金材料

新型Al-Si-Cu-Mg铝合金材料在319.0合金的基础上,通过调整合金中Cu,Mg两种元素的含量和添加其他微量元素,同时改善了室温性能和高温性能,力学性能优于传统发动机缸盖铝合金;采用常用方法测试了新型铝合金的铸造性能,并且经过试制验证了新型铝合金铸造性能满足发动机缸盖的成型性要求;通过相图分析和显微组织观察揭示了新型铝合金的强化机理,Mg的时效强化作用优于Cu。

高性能铝合金厚板的生产技术及应用

介绍了高性能铝合金厚板的世界生产格局。世界铝合金厚板产量主要集中在发达国家,特别是美国。高性能铝合金主要是通过调整合金成分,采用新的合金元素、新的加工和制造技术等途径达到改善性能的目的。通过强韧化技术挖掘现有铝合金的潜力,以及研究和开发新型高强铝合金甚至超高强铝合金的工作还任重而道远,大量基础研究工作有待深入开展。高性能铝合金厚板主要应用于航空工业、船舶工业、交通运输等领域。我国在高性能铝合金厚板领域已经取得了长足的进步,但与国外先进水平相比还有一定差距。

7A04高强铝合金热胀形性能的研究

应用伺服压力机测试系统对7A04高强铝合金板材进行了杯突试验,研究了不同温度下材料的胀形性能。结果表明：当温度超过200℃时杯突试验载荷开始下降,300℃以上时材料的软化更加明显,与这种变化相一致的是板材的胀形性能随之提高,杯突值由室温的3.826mm提高到在350℃时的4.261mm。400℃以上时由于接近材料的固相线温度,胀形性能有所下降。由于加热及保温时间短,不同温度下样品的晶粒尺寸与形貌均变化不明显,但塑性成形性能明显提高。

高性能环件辗轧成形智能仿真优化新思路与研究进展

面对环件辗轧成形过程有限元计算效率极低和成形成性难以一体化调控的挑战,提出了环件辗轧智能建模仿真优化的新思路和新方法。该方法能在有限元计算过程中,实现各轧辊运动的实时协调匹配和基于目标驱动的自动调控,只需要一次有限元计算就可直接获得满足控制量(环件长大速度、轧制力、温度、组织性能等)目标要求的环轧工艺路径;简介了超大型铝合金环件(10 m级)双向辗轧智能建模仿真、超大型筒节环件轧制智能建模仿真、基于力控的大型铝合金环件(5 m级)双向辗轧工艺路径智能仿真优化、基于温控的铸坯环件双向辗轧工艺路径智能仿真优化4个方面的最新研究进展。

高性能铝合金厚板的生产技术及应用

介绍了高性能铝合金厚板世界生产格局。高性能铝合金主要是通过调整合金成分、采用新的合金元素、采用新的加工和制造技术等途径达到改善性能的目的。高性能铝合金厚板主要应用于航空工业、船舶工业、交通运输等领域。我国高性能铝合金厚板领域已经取得了长足的进步,但与国外先进水平相比还有一定差距。

高性能铝合金履带板成形技术研究

为了满足坦克等履带车辆轻量化高性能的需求,通过优化高性能铝合金成分及冶金质量控制技术、精密成形及金相组织控制技术、精密热处理技术,探索出了合适的浇铸温度、冷却水量、铸造速度及锻造成型关键参数,完成了耐磨钢与铝合金一次锻造成形铝合金精密模锻件,实现了钢铝复合锻造,解决了铝合金耐磨性差的问题。结果表明,履带板力学性能、断裂性能等综合性能好,室温力学性能:Rm>670 MPa,Rp0.2>650 MPa,A≥5%;断口主要为穿晶韧窝断裂,时效后的晶内沉淀相主要有棒状和圆形2种形貌,尺寸为5~10 nm且沉淀相析出的体积分数较高,强化效果好。实现了铝合金履带板在装甲车辆上批量应用的目标,对军用履带车辆的轻量化起到了一定的指导作用。

基于三维静电场法的高强铝合金多筋变截面构件预成形优化设计

针对高强铝合金多筋变截面复杂构件采用传统工艺方法成形时易出现成形载荷大、型腔充填不满等问题,提出了一种基于三维静电场预成形设计方法的多道次热模锻成形工艺。首先利用三维静电场法设计了预锻件形状,建立了预锻件形状与终锻成形质量之间的关联关系;然后基于BP人工神经网络和遗传算法优化出最优预锻件形状,再根据最优预锻件形状反向设计出初始坯料;最后,通过物理试验验证了该方法的可靠性。结果表明,当等势面电势值为0.0475 V、预锻件凸耳高度为31.7 mm时,锻件成形完整,成形载荷由传统工艺方法成形时的923 t降至381 t,实现了该锻件的省力精确成形。

高硅铝合金电镀锡-铋合金镀层

在高硅铝合金表面电镀锡-铋合金镀层,并对镀层及镀液的性能进行了测试。结果表明:锡-铋合金镀层呈颗粒状结构,其中Bi元素的质量分数为6.44%,其耐蚀性优于高硅铝合金基体及纯锡镀层的耐蚀性;镀液的整平能力及稳定性都较好,电流效率为82.6%,分散能力为26%,覆盖能力接近100%。

我国7×××系高强铝合金及其研究进展

铝合金在大跨空间、桥梁、电力塔架等结构中得到了良好应用。随着现代工程结构日益向大跨、复杂、重载、恶劣环境等方面发展,对铝合金的力学性能提出了新要求,特别是要求结构材料具有更高的强度。从7×××系高强铝合金的工程应用、材料力学性能、构件稳定性能和焊接性能方面阐述了我国高强铝合金的研究进展。关于7×××系高强铝合金材料力学性能的研究较为充分,而对其构件稳定性能的研究尚处于初步阶段;缺乏基于搅拌摩擦焊接连接的铝合金结构受力性能的相关研究。建议了用于构件计算的7A04-T6高强铝合金的设计指标,可为我国铝合金结构技术标准的编制和修订提供参考,以期推动高强铝合金结构的工程应用。

铸造耐热铝合金的研究进展及展望

随着资源和环境问题日益突出,世界各国均对汽车工业节能减排提出了迫切的要求。用铸造耐热铝合金替代铸铁可大幅度减轻车身质量因此铸造耐热铝合金成为新一代汽车发动机缸体和活塞的主流材料。然而,商业铸造铝合金的高温性能并不能较好地满足当前应用需求,并且快速凝固铝合金和铝基复合材料受限于高昂成本和制备复杂性而不能被大范围推广。因此,目前学术界和产业界的研究多集中于铸造铝合金耐热性能的提升和新型高温强化机理的探索。铸造耐热铝合金可分为三个体系:Al-Si、Al-Cu和Al-Mg。其中,Al-Si合金因具备优异的铸造流动性等成型特性而被大范围研究和应用。通过添加多种元素进行合金化,在铝合金中形成各种熔点高、热稳定性好的金属间化合物阻碍晶界运动和位错滑移是目前主流的强化方式。而经过热处理和Si相变质,进一步调控合金的组织结构也是一种重要的强化手段。此外,优化熔炼和铸造工艺,减少夹杂和铸造缺陷对提高铸造铝合金的高温强度也有重要意义。值得注意的是,近年来的研究表明第二相的三维网状互联结构与合金高温性能的提升存在密切关系。在高温强度以外,国内外学者也致力于研究铸造铝合金的蠕变性能、疲劳性能和热暴露性能。本文从体系组成和国内外商用产品两方面归纳了铸造耐热铝合金的发展和应用,分析了铸造铝合金组织结构调控的基本手段,总结了铸造铝合金高温性能的最新研究成果,同时对铸造耐热铝合金的未来研究方向进行了展望。

铝合金半固态成形晶粒超声细化试验研究

设计了倾斜板—超声凝固复合处理工艺试验方案,研究了三种工艺参数对半固态组织的影响。运用正交试验法对实验方案进行了优化,获得了制备高性能的超细晶半固态材料的成形工艺:浇注温度为685℃、铸型预热温度为30℃、倾斜板预热温度为150℃。该工艺制备的试样组织与性能最佳。