A STUDY OF CONTINUOUS EXTRUSION-CLADDING PROCESSFOR PRODUCTION OF ALUMINUM-CLADDING STEEL WIRE

In this study the process of cladding steel wires with aluminum is investigated experimentally. It is studied how the cladding process and the quality of products are influenced by the aluminum deformation temperature, the wheel speed, the temperature of steel wire, the wire speed and the steel wire tensile force. The relation among the process parameters above is discussed, and the effect of the aluminum deformation temperature on the coating microstructure is analyzed. This paper suggested a reasonable range of process parameters for producing aluminum cladding steel wires.

DRAWING OF ALUMINUM-CLAD STEEL WIRE BY FORCE-FEED LUBRICATION

The force feed lubrication method is used for drawing aluminum clad steel wire. It is studied how deformation of wire and aspect of the lubricant film are influenced by the die angle, the reduction, the drawing speed and the gap between pressure die and wire. It has been concluded that when the factors above mentioned promote to thicken lubricant film, the drawing force is reduced and this favors the homogenous deformation of aluminum coating and steel core.

喷丸强化覆铝7B04-T7451铝合金的表面完整性及疲劳性能研究

研究了喷丸强化对覆铝7B04-T7451铝合金表面完整性和疲劳性能影响,阐明了覆铝层对喷丸强化效果的影响。采用维氏硬度计、原位纳米测试系统、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪等,分析了喷丸强化后试样的显微硬度、表面轮廓、表面粗糙度及残余应力等的变化。利用疲劳试验机测试喷丸强化试样的疲劳寿命,利用扫描电镜分析疲劳断裂断口的特征。结果表明,喷丸强化覆铝7B04-T7451试样表层硬度从表层向内部逐渐增大,直到基材硬度,表面硬度较原始试样略有提高;覆铝7B04-T7451试样表面发生剧烈的塑性形变,弹丸尺寸较大,表面粗糙度明显增大;喷丸强化引入深度约150μm的残余压应力层,但其残余压应力数值和应力峰值均较小。喷丸强化覆铝7B04-T7451铝合金的疲劳性能没有获得提高,由于表面粗糙度和塑性形变显著增大,使得疲劳裂纹源在覆铝层表面萌生较快,疲劳寿命降低。

2A12包铝薄板阳极氧化膜黑点原因分析及解决

[目的]2A12包铝薄板在硫酸阳极氧化及封闭后表面出现大量针尖状黑点。解决该问题对指导生产极其重要。[方法]先通过扫描电镜和能谱仪对比了黑点位置和正常区域阳极氧化膜及基体的形貌和元素组成,然后结合生产实际来分析黑点出现的原因,并进行验证试验,提出了控制膜层黑点的措施。[结果]2A12包铝薄板表面存在含碳夹杂物,对应部位在阳极氧化过程中不参与反应成膜。阳极氧化前用硝酸-氢氟酸处理2A12包铝薄板,黑点问题得以解决。[结论]原材料状态是影响包铝薄板硫酸阳极氧化的因素之一。因此除了控制好各工序的工艺参数外,还应对原材料的品质进行严格把控。

铝合金表面激光熔覆钛粉复合材料制备及性能研究

为提高铝合金材料的硬度、耐腐蚀以及耐磨性能,试验通过激光熔覆工艺,在ZL101铝合金表面制备了一种Ti/TiC复合涂层材料,并对其性能进行研究。结果表明,随着TiC粉末含量的增多,材料硬度提高,耐腐蚀和耐磨性能增强。当TiC粉末含量为0%时,与铝合金基材相比,单独激光熔覆Ti粉的涂层材料的耐腐蚀性降低。以88%Ti粉和12%TiC粉进行激光熔覆,制备的Ti/TiC复合涂层材料具备较好的综合性能,其显微硬度达到685 HV,较铝合金基材提高7倍左右。而电化学腐蚀电流密度为3.549e^(-005)A/cm^(2),比铝合金基材增大一个数量级,耐腐蚀性能较好。平均摩擦系数仅为0.238,比铝合金基材降低52.6%,耐磨性能较好。

铝基板阳极氧化封孔工艺对覆铜板性能的影响

[目的]探究铝基板阳极氧化封孔工艺对覆铜板性能的影响。[方法]先采用草酸对7075铝合金阳极氧化,再在真空条件下采用Al_(2)O_(3)溶胶或/和ZnO溶胶进行封孔处理,并在300℃下加热固化。研究了两种溶胶单独封孔或组合封孔及封孔次数对阳极氧化膜导热系数与耐电压强度的影响。此外,还采用封孔样品为基板,分别通过溅射镀铜与热压合工艺制备铝基覆铜板。[结果]采用Al_(2)O_(3)溶胶和ZnO溶胶交替封孔4次可将阳极氧化膜的耐电压强度提升2.90倍左右,但会使其导热性略微变差。通过溅射镀铜所得覆铜板的剥离强度高达1.15N/mm,并且耐热性良好。[结论]对铝基板进行阳极氧化封孔能够显著改善覆铜板的性能。

钎焊后自然时效对3003/6xxx/3003复合铝合金性能和组织的影响

以6xxx系铝合金为芯材,3003铝合金为两侧皮材,经熔炼、铸造、复合、热轧、冷轧及成品退火制备了厚度为1.5 mm的3层复合铝合金。在600℃下模拟钎焊,经空冷后进行1、5、10、15、20、25、30 d的自然时效。结果显示:复合铝合金的强度、维氏硬度在自然时效初期快速增加,20 d后上升缓慢,30 d时抗拉强度、屈服强度、芯材维氏硬度达到最大,分别为242.3 MPa、122.9 MPa、84.0;芯材晶粒尺寸钎焊后较钎焊前略微长大,经不同自然时效时间的芯材晶粒平均尺寸大小相当,表明自然时效不改变芯材晶粒的大小;钎焊后以及经自然时效之后芯材中标识出的第二相为不规则的AlFeSiMnCu相。

基于机器视觉的铝包钢母线表面缺陷检测系统的研发和应用

在线缆生产中,铝包钢母线常出现露钢、包覆不圆、包覆外径波动大、氧化铝毛刺等缺陷,目前通常采用目测、触检、标记等方法检测这些缺陷,但准确度低。为此开发了基于机器视觉的铝包钢母线表面缺陷检测系统。该系统由机械传动、电气控制、图像智能采集、标识及外观缺陷软件算法组成。为实现铝包钢母线的无死角测量,以铝包钢线缆为圆心,将3台相机沿距圆心一定半径的圆周均匀布置;为解决因铝包钢表面缺陷多、难以检测和统一管理的难题,将母线缺陷分为边缘和非边缘缺陷;通过先确定母线上下边界区域,再采取四步图像测量来确保母线区域提取的完整性。该检测系统的在线检测准确率高达95%。

钎焊后冷却对6XXX铝合金复合板人工时效性能和组织的影响

以6XXX铝合金为芯材,3XXX铝合金为两侧中间层,4343铝合金为皮材,经熔炼、铸造、复合、热轧、冷轧及退火制备了厚度为1.20 mm的4层铝合金复合板。在605℃下模拟钎焊,并在空冷以及不同冷却速率之后进行人工时效。结果显示:空冷方式下,在200℃进行人工时效120 min时,试样抗拉强度、屈服强度达到最大值,分别为253.0 MPa、200.3 MPa,随着人工时效温度继续升高,其抗拉强度、屈服强度不断降低;200℃温度下保温时间从20 min增加至150 min时,抗拉强度、屈服强度呈先增加后降低的变化趋势;随着炉门开口的不断减小,试样的冷却速率不断减小,对应的时效强化效果也逐步减弱,炉门打开3 cm时对应的冷却速率为有无时效强化效果的临界速率;钎焊空冷后以及经人工时效之后芯材中不规则的粗大第二相为AlFeMnSiCu相。

包铝层损伤对铝合金耐蚀性的影响

采用电子背散射衍射研究了包铝层与7075铝合金基体界面的特征。对包铝层未穿透和穿透的7075铝合金试样进行了盐雾腐蚀试验,随后采用光学显微镜和扫描电子显微镜检测了试样的形貌。结果表明:包铝层与铝合金基体为冶金结合;盐雾腐蚀试验336 h后,包铝层未穿透的试样发生了均匀腐蚀,无局部缺陷;盐雾腐蚀168 h后,包铝层穿透的试样发生了点蚀,说明包铝层穿透的铝合金耐蚀性降低。

3003/6A02/3003高强度铝合金复合板钎焊及人工时效工艺研究

以6A02铝合金为芯层,3003铝合金为两侧包覆层,经熔铸、复合、热轧、冷轧及成品退火制备了厚度为1.5 mm的三层铝合金复合板。在600℃温度下模拟钎焊后,进行空冷和水冷,并分别在160℃、170℃、180℃、190℃、200℃保温2 h人工时效。结果显示,空冷方式下,人工时效温度为190℃时,复合板的抗拉强度、屈服强度、显微硬度最高,分别为297.1 MPa、251.8 MPa、115.0 HV;200℃时已出现过时效。水冷方式下,人工时效温度为200℃时,复合板的抗拉强度、屈服强度、显微硬度最大,分别为320.7 MPa、291.3 MPa、122.5 HV。钎焊后芯层晶粒相对于钎焊前略微长大,人工时效后并未进一步长大,在芯层中的粗大第二相为基体残留的AlFeSiMnCu相。

铜包铝护套线过电流诱发短路故障过程及痕迹特征研究

铜包铝护套线常被用于铜芯护套线替代线,但其承载能力差,易发生过电流故障诱发短路引发火灾。通过分析此类护套线发生过电流诱发短路故障时的典型现象及电压电流波动,研究短路发生所需时间、拉弧次数、燃烧持续时间等过程参量随过电流值变化规律,并得出典型痕迹特征。结果表明:5.50倍额定电流(rated current,I_(e))是此类护套线过电流故障诱发短路的最低电流;过电流诱发短路所需时间随着过电流值增加呈指数递减关系,由5.50I_(e)时的148.9 s,降至8.80I_(e)时的40.1 s,但短路引燃后平均燃烧持续时间呈先增高再降低的趋势,在7.15I_(e)时最长,达22.72 s;此种护套线过电流故障诱发短路均呈现多次反复拉弧的特征,拉弧次数最多可达55次,产生大量线芯电弧熔痕和短路迸溅熔珠,呈现珠状、叠加珠状,组织以树枝晶为主。研究结果对认定铜包铝护套线过电流诱发火灾及痕迹鉴定具有一定指导作用。

高端铝合金表面激光熔覆耐磨耐蚀涂层关键技术研究进展

高端铝合金构件广泛应用于航空航天、石油化工及氢能储运等领域,但其表面存在耐蚀性与耐磨性差、强度与硬度低、晶粒粗化和表面橘皮等缺陷,进而限制其极端环境下的高性能安全服役,因此提高铝合金构件的表面质量和服役性能极为重要。激光熔覆作为铝合金构件表面改性和修复的有效技术,通过选取合适的熔覆材料在铝合金构件表面熔覆耐磨耐蚀、高强度涂层,可有效解决铝合金构件表面性能差、服役寿命短等问题。由于铝合金特殊的物理和化学性能,如熔点低、反光率大、润湿性差、稀释率大,以及易出现气孔、裂纹等问题,所以对铝合金构件表面激光熔覆带来挑战。因此,针对高端铝合金表面激光熔覆高性能涂层面临的技术难题,以提高铝合金构件表面服役强度、耐磨耐蚀性能为目标,综合分析了铝合金表面激光熔覆高性能涂层所涉及的基本理论、制备方法、涂层组织、服役性能及应用前景,该研究为铝合金复杂构件表面激光熔覆制备高性能涂层提供了理论参考。

4343/3003/4343铝合金钎焊板固-液-固铸轧复合制备工艺研究

基于双辊铸轧复合技术,提出了4343/3003/4343铝合金钎焊板的固-液-固双辊铸轧复合工艺,并实现了3.65 mm厚铸轧复合板在实验室条件下的制备,随后将其冷轧至目标厚度0.5 mm,对铸轧复合板的微观组织进行了SEM和能谱分析(EDS)研究,对轧制成品复合带的包覆率与拉伸性能进行了测试。结果表明:铸轧复合铝板的界面平整,无空隙、杂质缺陷存在,芯材与覆层之间存在1.4μm的扩散层,两者的结合为冶金结合。复合带的包覆率为9.97%,偏差为±0.15%,抗拉强度为234.8MPa,伸长率为3.74%,满足国家标准要求。采用固-液-固固铸轧复合工艺能够快速实现芯材与覆层的冶金结合,同时铸轧出口厚度较小,轧制到成品所需道次少,具有生产效率高、能耗低、成本低等优势。

层状镁/铝合金复合板制备技术研究进展

镁/铝合金复合板兼具镁、铝合金各自性能特点,对改善镁合金腐蚀性能、扩展镁合金应用范围具有较好的作用。目前常用制备镁/铝合金复合板的方法有挤压复合法、轧制复合法、爆炸焊接复合法、扩散焊接法等。就常用制备工艺原理进行阐述,并对各种方法的优缺点进行了讨论。

铝基覆铜板表面感光膜退除工艺

以2 g/L氢氧化钠(Na OH)为主要退膜反应剂,12 mL/L氨水和6 mL/L乙醇胺为加速剂,0.2~1.0 g/L 358DR为铝面保护剂,退除铝基覆铜板表面的感光膜。通过单因素实验研究了退膜温度、时间和铝面保护剂浓度对退膜效果和铝面情况的影响。结果表明,在铝面保护剂358DR质量浓度为0.8 g/L、温度为40℃的条件下,20 s能够将感光膜完全退除,并且铝面没有被攻击。该退膜工艺用于实际产线时的退膜效果甚至优于小试结果。

加速剂对铝基覆铜板通孔电镀铜的影响

在由70 g/L硫酸铜、200 g/L浓硫酸、60 mg/L盐酸、200 mg/L聚乙二醇(PEG6000)和1 mg/L健那绿B(JGB)组成的基础镀液中分别添加聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)、3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)和N,N-二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠(DPS)作为加速剂。通过计时电位曲线测试和热冲击试验,研究了不同加速剂对通孔电镀铜的影响。结果表明,镀液中添加2.5 mg/L SPS或9 mg/L DPS作为加速剂时,镀液的深镀能力显著提高,所得Cu镀层的抗热冲击性能合格。

7050铝合金复合板界面处微观组织和力学性能

采用基于搅拌摩擦焊(FSW)的真空轧制复合(VRC)技术在不同真空条件下对7050铝合金进行了热轧复合及固溶时效(T74)处理。结果表明:随着真空度的增加,热轧态及时效态界面结合性能均逐渐增加。常压制坯条件下,界面由于过度氧化而形成未愈合缺陷,经固溶及时效处理后发生开裂,剪切强度仅41 MPa。在100Pa下,尽管局部界面发生冶金结合,但仍存在尺寸约为2μm的缺陷。在0.01Pa下,由于避免了过度氧化,界面晶界迁移的阻碍显著降低,促进了不连续动态再结晶(DDRX),使界面形成了良好的冶金结合,其热轧态和时效态复合板的剪切强度分别为151MPa和262MPa,均达到基体水平,相应的剪切断口出现大量韧窝。因此,VRC技术为解决铝合金超厚板的宏观偏析、组织不均匀等问题提供了新的思路和依据。

铝合金补焊工艺与疲劳性能的研究进展

铝合金具有氧化性强、热导率大和凝固收缩率大等特点,使用传统补焊工艺修复铝合金构件可能会使接头性能弱化,无法保证补焊修复质量。本文综述了搅拌摩擦焊、激光熔覆焊和冷金属过渡焊等新型修复技术的工艺特点及其在铝合金补焊领域的研究进展。针对铝合金结构补焊后疲劳性能下降问题,总结了疲劳破坏机理和工艺措施等方面的创新性研究成果,为铝合金补焊技术的理论研究和实际应用提供参考。

考虑结构变化的架空地线雷击机械损伤建模与分析

针对铝包钢地线遭受雷击后发生损伤乃至断股、断线的机理,国内外已开展多项针对雷击造成地线热烧蚀损伤的研究,但地线的损伤是热烧蚀损伤和机械损伤共同作用的结果,因此有必要对地线在雷击过程中的机械损伤进行分析。首先根据实际雷击地线的物理过程,利用COMSOL软件搭建一个考虑结构动态演变的地线机械损伤评估模型,该模型可以实现地线在雷击过程中存在的结构演变的模拟;接着利用试验数据验证该模型的准确性;最后使用该模型,对地线在各种参数的脉冲分量、持续分量作用下的机械损伤进行计算并评估其损伤结果,确定机械力对地线雷击损伤的影响。研究结果表明:相比于脉冲分量作用阶段,在持续分量作用下,机械力会对地线造成更加明显的损伤;雷击过程中冲击力和电磁力不会对地线造成损伤,但是热应力和轴向拉力的存在会明显加剧地线的损伤,因此在进行地线在雷击作用下的损伤分析时,机械力的作用不可忽略。