交变载荷作用下变电站LY12铸铝金具的断裂原因

通过数值模拟、电化学试验和微观表征明确了新疆风区某750 kV变电站引下线铸铝金具发生断裂的主要原因及其失效过程。结果如下:静风荷载水平向在引下线端点引起的反力大于设计值,同时设计时未考虑引下线端点受到的拉力核弯矩作用。现场试样表现为裂纹+点蚀特征,极化曲线表示为活化腐蚀过程,与实验室在载荷+交流电作用下的结果一致,试样断裂是力学-电化学协同作用的结果。

LY12CZ铝合金腐蚀疲劳研究进展

综述了LY12CZ铝合金腐蚀疲劳机制及影响疲劳裂纹扩展的因素,探讨了采用加速腐蚀当量折算谱模拟日历腐蚀环境对飞机结构主体材料LY12CZ先做加速腐蚀再进行疲劳试验的方法;并介绍了该方法在计算飞机日历寿命上的最新研究进展和未来的发展方向.

在脉冲电流或脉冲磁场作用下LY12合金的凝固组织

在LY12铝合金凝固的过程中施加脉冲电流或脉冲磁场,研究脉冲电流或脉冲磁场对这种合金凝固组织的影响.结果表明,脉冲电流和脉冲磁场均可使晶粒明显细化、等轴化.在脉冲电磁场作用下金属凝固组织的晶粒细化机制为:在脉冲电磁场的作用下剧烈的强迫对流促进晶粒从型壁上游离,大大增加金属熔体的形核率,导致晶粒细化;温度相对均匀使得游离的晶粒得以保存下来,抑制了晶粒在某个方向上的优先生长,从而抑制了树枝晶的形成.

反应时间对LY12铝合金微弧氧化膜层组织及性能的影响

在K2ZrF6电解液体系中,利用微弧氧化方法在LY12铝合金表面制备了氧化锆陶瓷膜．结果表明,膜层主要由t-ZrO2、m-ZrO2组成,还含有少量的γ-Al2O3和KZr2(PO4)3．随着反应时间的延长,膜层晶相物质的含量增多;膜层表面粗糙度增大,致密性提高;膜层的厚度近似线性增加,硬度增大,耐腐蚀性提高,抗热震性减弱．磨损实验表明,带有氧化锆陶瓷膜的试样耐磨损性能大幅度提高,铝合金的摩擦系数约为膜层的2／3,随着反应时间的延长膜层的磨损量先降低后升高,摩擦系数减小．

LY12铝合金表面电化学沉积制备DTMS硅烷膜及其耐蚀性研究

采用电化学技术在LY12铝合金表面沉积制备了十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)膜.反射吸收红外光谱表明,DTMS硅烷试剂与铝合金基体表面发生了化学键合作用,生成—S iOA l键实现成膜.通过对膜覆盖电极在质量分数为3.5%的NaC l溶液中的电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,与开路电位下相比,采用阴极电位沉积方法得到硅烷膜的耐蚀性能有明显提高,且存在一个最佳“临界电位”,在此电位下沉积得到的硅烷膜具有最高的耐蚀性.扫描电镜观察结果表明,在“临界电位”下制备得到的硅烷膜的结构最致密.给出了硅烷膜覆盖电极的阻抗模型及相关参数的拟合结果.

环氧树脂涂覆LY12铝合金在NaCl溶液中的阻抗模型

分别研究了裸LY12铝合金及涂覆环氧树脂涂层后合金在3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱(EIS).结果表明,LY12铝合金在点蚀电位以下阻抗谱上出现两个容抗弧,高频段对应Cl-参与的成膜阻抗,低频段对应铝阳极溶解的电化学反应阻抗.合金发生点蚀后出现低频感抗弧.合金/电极在NaCl溶液中先发生涂层吸水,当水及O2抵达基体后建立起电化学反应界面,合金遭受腐蚀;受涂层阻挡的影响,腐蚀产物的扩散逐渐成为控制步骤;当扩散速度较慢的Cl-抵达涂层/金属界面后,与界面处聚集的腐蚀产物间发生化学反应,完成成膜过程,阻抗谱上出现盐膜的阻抗,而扩散阻抗消失.提出了不同浸泡失效阶段涂层电极体系的阻抗模型.

LY12铝合金摩擦塞焊接头组织分析

在介绍摩擦塞焊原理和优点的基础上,经过初步试验,分析了LY12铝合金摩擦塞焊接头的金相组织和硬度分布。结果表明,LY12铝合金摩擦塞焊接头明显分为五个区域,即母材、母材与塑化区Ⅰ过渡区、塑化区Ⅰ、塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ之间的过渡区、塑化区Ⅱ。其中塑化区Ⅰ和塑化区Ⅱ的材料发生了强烈的变形和流动,但流动方式和变形方式不同;硬度分布则是从母材区开始,硬度值逐渐下降,在塑化区Ⅰ达到最低值,随后硬度值逐渐增大,在塑化区Ⅱ趋于稳定且与母材硬度值相当。

LY12铝合金环氧涂层在NaCl溶液中的吸水与失效

对LY12铝合金/环氧电极在NaCl溶液中于不同浸泡阶段的阻抗参数进行了解析.根据涂层电容值(Cc)随时间的变化看出涂层中水的扩散是通过“两段吸收”来进行的,通过浸泡初期lnCc-t0.5曲线上的线性段求得了水在涂层中的表观扩散系数值.根据电化学阻抗谱中Cl-参与成膜阻抗出现时间求得Cl-在环氧涂层中的扩散系数值为4.67×10^(-12)·cm2s-1.受涂层吸水的影响,涂层电容上升与涂层电阻下降主要发生在浸泡初期,而涂层电极开路电位(Eoc)值的变化贯穿整个浸泡过程.开路电位值经历4个变化阶段:在前期Eoc急剧上升,随后上升速度变缓,在中后期Eoc上升速率再次增大,在浸泡后期Eoc值开始下降,金属基体发生活化,涂层失效.实验表明,含Cl-盐膜的形成、生长及溶解等过程与Eoc间存在密切关系,在LY12铝合金/环氧体系的失效过程中起到关键作用.

LY12合金的挤压铸造微观偏析及改善方法

研究了ＬＹ１２合金在挤压铸造中不同压力以及后续扩散退火制度对铸锭微观偏析的影响.结果表明，微观偏析在挤压铸造的ＬＹ１２铸锭中呈有规律的分布；合适的挤压铸造工艺和后续扩散退火参数能明显减轻偏析程度，提高铸锭的机械性能，使之达到或接近同种合金的锻件水平．

LY12铝合金微弧氧化的尺寸变化规律

研究了ＬＹ１２铝合金微弧氧化过程中工件尺寸变化规律，并初步分析了氧化膜生长机理。氧化膜经过一段时间的线性增长后，生长速度逐渐降低。氧化初始阶段向外生长为主，氧化膜达到一定厚度后，工件外部尺寸不再增加，而逐渐转向基体内部生长。氧化膜分为疏松层和致密层两层结构，致密层最终可占到总膜厚的７５％以上，打磨掉表面疏松层后，工件基本上能保持原始尺寸。

LY12铝合金表面有机-无机杂化膜的防腐性能研究

以乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPMS)和γ-环氧丙基醚基三甲氧基硅烷(GPMS)三种硅烷偶联剂为前驱体,制备了正硅酸乙酯(TEOS)改性的有机-无机杂化膜。采用动电位极化曲线测试了膜层的防腐性能,考察了TEOS含量对其的影响。以腐蚀电流为指标,比较了三种体系杂化膜的防腐能力。利用盐雾试验和电子扫描照片研究了杂化膜耐长久腐蚀行为。结果表明,杂化膜的存在有效地抑制了腐蚀反应的发生,VMS和MPMS膜层可使腐蚀电流减小300多倍。当TEOS含量为15%～20%(质量分数,下同)时,膜层的腐蚀电流最小。比较而言,VMS-TEOS膜层的耐蚀能力最强,GPMS-TEOS膜层最差。VMS膜层和VMS+20%TEOS膜层耐盐雾腐蚀的能力最强,总体来说,杂化膜耐长久腐蚀的能力较差。

力学化学效应对LY12CZ铝合金点蚀行为的影响

利用电化学测量技术研究了加载弹性载荷对LY12CZ铝合金在3%NaCl溶液中的自腐蚀电位、点蚀电位和保护电位的影响规律,同时利用小孔发展速率(PPR)—电位曲线法和电位扫描技术及显微测量技术研究了载荷对预选电位下的真实小孔发展速率的影响,根据点蚀电流密度随应力变化情况来研究力学化学作用对LY12CZ点蚀敏感性的影响,结果表明在加载应力时,LY12CZ铝合金的自腐蚀电位、保护电位和破裂电位都有不同程度的负移,负移的量取决于应力的大小。在加载应力时点蚀电流密度随应力增加也出现增大的现象,研究结果表明力学化学效应对LY12CZ铝合金的点蚀行为有显著影响。

LY12铝合金钼酸盐转化膜研究

利用浸渍法在LY12铝合金表面获得了深黄色的钼酸盐耐蚀转化膜。结果表明,本处理工艺简单,成膜速度快,铝合金的耐蚀性大为提高,具有较好的抗点腐蚀性能。扫描电镜(SEM)分析表明,膜的微观形态由大小不一的球形颗粒构成。X射线光电子能谱(XPS)实验表明,转化膜表层中钼主要以MoO2形式存在,并含有少量的MoO3,在膜的内层钼以正4价形式存在。并讨论了钼酸盐转化膜的成膜机理及耐蚀机理。

热处理增强TA1/LY12轧制双金属板结合的研究

研究了热处理制度对TAl/LY12轧制双金属板结合性能的影响。结果表明:经400—490℃/0.5—1h热处理,界面将由于铝原子的扩散而形成网络结构的全结合,使剥离力提高4—6倍;经450℃/>6h或490℃/>3h热处理,界面将由于钛原子的扩散而生成影响结合性能的钛铝化合物。

LY12铝合金剥蚀行为的研究

用金相法、电阻法等研究了ＬＹ１２铝合金板材在ＥＸＣＯ溶液中的剥蚀行为。该合金的剥蚀是从点蚀发展到晶间腐蚀，并在内应力的协同作用下产生层状开裂与剥落。腐蚀深度与浸泡时间的对数呈直线关系，但分成有不同斜率的两个阶段。峰值时效合金的剥蚀敏感性比自然时效合金高。

LY12铝合金微弧氧化尺寸变化及膜层相组成

采用螺旋测微器并结合涡流测厚仪,研究了LY12铝合金微弧氧化过程中的尺寸变化。在质量浓度为100g/L的Na2SiO3溶液中,在电压为550V、电流为25A、氧化时间为75min条件下,获得了厚度为30μm的稳定的陶瓷膜层。采用X射线衍射仪及扫描电镜并结合能谱仪研究了膜层的相组成、形貌及元素分布;分析了膜层相组成的形成机理。研究表明,微弧氧化使试样尺寸变大、基体尺寸变小,膜层外延生长和基体损耗的厚度是等距离的。膜层是由膜层基体和大量的直径只有几微米的孔洞组成,主要包含O、Si和Al元素;组成相包含非晶相和晶相,非晶相包含Al2O3和SiO2,晶相为Al相。膜层显微硬度(HV)为2200。

LY12铝合金阳极氧化稀土封孔工艺及性能的研究

研究了LY1 2铝合金阳极氧化稀土封孔工艺。利用盐水浸渍和电化学方法评价了氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明稀土封孔阳极氧化膜的耐蚀性与铬酸盐封闭阳极氧化膜具有可比性。

Al_2O_(3sf)/LY12复合材料热压缩变形流变本构方程研究

通过热等温恒速压缩实验研究了Al2O3sf/LY12复合材料在不同变形条件下的流变应力行为,并根据实验数据确定了本构方程中的材料参数。研究表明,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,而且在温度低于400℃时,Al2O3sf/LY12进入稳态变形后流变应力略有下降;当温度高于400℃时,屈服后的流变应力基本保持不变。从代数变换的角度得出了双曲正弦方程的两种近似形式,指数型本构方程与幂型本构方程,并确定了其适用范围,指数型方程适用于高应力区,幂型方程适用于低应力区,双曲正弦方程适用于所有应力水平,这与实验结果及文献报道相一致。

筋板类LY12铝合金零件蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形技术对于航空航天器件中大型复杂整体壁板类零件的制造具有独特优势,被认为是大型飞机特别重要的金属成形工艺之一。文章利用自行设计的工装,经试验确定了LY12铝合金的最佳蠕变时效成形温度;通过蠕变拉伸试验,得出LY12铝合金材料在最佳温度下的蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件ABAQUS分析了筋板类LY12铝合金零件的弯曲蠕变过程及回弹效应。

磁驱动准等熵压缩下LY12铝的强度测量

高压高应变率加载下材料的强度研究一直是冲击动力学的一个难题,目前动态载荷下材料的高压强度测量主要是基于平板撞击技术,冲击温升和应变率效应对材料强度的影响难以分离.基于小型磁驱动加载装置CQ-4,开展了磁驱动准等熵压缩下LY12铝的声速和强度测量的实验研究,讨论了考虑加载--卸载过程时磁驱动压缩实验的负载电极设计、实验样品设计、数据处理与分析等内容,并获得了12GPa压力范围沿加载--卸载路径的声速变化和峰值压力点的强度数据.