2A12铝合金预置裂纹脉冲电流处理分析

2A12铝合金强度高,是应用较广泛的金属合金之一,用于高负荷金属构件制作,构件出现裂纹会影响性能,脉冲电流处理法可有效降低裂纹出现的可能性。本文结合2A12铝合金成分组成与特性,研究脉冲电流处理法应用策略,分析铝合金构件裂纹处理结果,探究该方法修复裂纹的可行性,保证2A12铝合金构件性能达标,为开展构件裂纹修复工作提供参考。

阳极氧化后某2A12铝合金零件表面缺陷的成因

阳极氧化后某2A12铝合金零件膜层异常发亮、存在表面缺陷。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析技术,研究了阳极氧化后零件膜层颜色异常,显现出线条状缺陷的原因。结果表明:该铝合金基体存在富铜偏析相和夹杂相,在阳极氧化过程中,基体中的偏析相优先溶解,杂质相不被氧化,导致阳极氧化膜不均匀,膜层局部区域出现孔洞和夹杂物。

稀土Ce变质对ADC12铝合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机及布氏硬度计研究了稀土Ce改性处理对ADC12铝合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:当加入质量分数为0.6%的稀土Ce时,组织中粗大的初生α-Al相变得圆整、细小且分布均匀,共晶Si相由针片状变为颗粒状。稀土Ce与合金中的Al元素发生共晶反应生成Al11Ce3等金属间化合物,在扫描电镜下化合物形状为长条针状,并呈亮白色。添加质量分数为0.6%Ce有效提高了合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率,分别达到171.72、260.37 MPa和4.1%,与未添加Ce元素的合金相比分别提升了33.83%、48.69%和155%,与此同时,合金的布氏硬度也达到峰值,为88 HB。

热处理对Mg-12Y-1Al合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等研究固溶处理、时效处理后Mg-12Y-1Al合金的显微组织,利用拉伸实验分析热处理前后合金在室温及高温200℃下的力学性能,使用电化学方法测试热处理前后合金的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-12Y-1Al合金的铸态组织由α-Mg基体、Mg_(24)Y_(5)相和Al_(2)Y相组成。Mg-12Y-1Al具有优异的高温热稳定性,在520℃×16 h(T4)固溶处理后,晶粒没有长大,产生新的长周期有序堆垛相(LPSO);225℃×30 h(T6)时效处理对组织的影响不大。与室温下的性能相比,T4态合金在200℃下的极限抗拉强度没有降低,而伸长率由室温的1.3%提高至12.5%。此外,Mg-12Y-1Al合金经固溶及时效处理后耐腐蚀性能得到提升,腐蚀电流密度由铸态的2.799×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.551×10^(-5)A/cm^(2)。

稀土Ce对2A12铝合金耐蚀性的影响

通过室内周期浸润腐蚀实验方法,研究了稀土Ce对2A12铝合金在含Cl-海洋大气模拟环境中的腐蚀行为。采用蔡司显微镜观察了铸态金相组织,用能量色散谱仪(EDS)分析了腐蚀产物元素组成。采用失重法分析了2A12铝合金腐蚀动力学规律,采用电化学极化曲线分析了2A12铝合金腐蚀后的电化学行为。结果表明,稀土的加入使得2A12铝合金的均匀性得到改善,腐蚀速率明显减小,腐蚀电流密度降低,腐蚀电压增加。稀土Ce的加入使得2A12铝合金锈层更致密而导致铝合金基体表面的电化学反应缓慢。

ADC12铝合金高速铣削前刀面磨损机理研究

为了深入研究ADC12铝合金高速铣削中刀具前刀面磨损行为,采用细晶粒硬质合金刀片进行铣削试验,研究了不同切削速度和切削长度下的切削力变化规律以及对刀具磨损的影响,提出两种前刀面黏结程度评价方法,通过刀具磨损形貌观察及表面化学元素分析,探讨了前刀面的磨损形式,深入剖析了黏结磨损机理。结果表明:切削速度为600m/min时,刀具前刀面黏结最为严重,Al元素含量约为67.61%,这与该速度下切削力较大有关;采用黏结面积法发现,切削速度为600m/min时的刀具前刀面黏结面积同样达到最大,约为0.01286mm^(2);在刀具和工件材料接触区域,由于热—力耦合冲击产生黏结磨损,并在磨粒磨损共同作用下出现月牙洼磨损。

2A12高强铝合金变断面挤压工艺仿真研究

挤压成形是变断面结构一种重要的成形工艺,采用有限元软件对2A12铝合金变断面管材挤压过程进行了数值模拟。研究了挤压过程中温度场和应变场在整个挤压过程中的变化特征,坯料温度、挤压速度、工作带长度和挤压模具锥角对模具口处温度场和应变场的影响规律。结果表明:随着挤压模具锥角、挤压速度的增加和坯料温度的降低,出口处温度场和应变场均匀性降低;工作带长度的变化对出口温度场和应变场的影响较小。

搅拌摩擦焊修复2A12铝合金蒙皮裂纹的接头显微组织与力学性能研究

针对1.5 mm厚2A12-T4飞机铝合金蒙皮裂纹缺陷,采用搅拌摩擦焊(FSW)工艺进行裂纹修复,对FSW接头的显微组织演变、力学性能特征及材料流动行为进行研究。结果表明:修复后接头表面成形较好,弧纹均匀清晰无明显缺陷产生,轴肩作用区边缘出现轻微飞边;接头宏观组织观察到明显的包铝层被搅拌进入基体的现象;接头横截面形貌呈梯形分布,分为母材区、热影响区、热力影响区及搅拌区;搅拌区晶粒发生动态再结晶,形成平均晶粒尺寸为2.68μm的均匀细小等轴晶,远小于平均尺寸为16.94μm的母材区晶粒;修复后接头抗拉强度为379.88 MPa,达到母材强度的91%;修复接头断裂位置发生在前进侧热力影响区附近,断面宏观较平整,但微观存在明显的撕裂棱及韧窝。

碳含量对超细晶WC-12%Co硬质合金组织及性能的影响

经混料、压形、热等静压烧结制备了8组不同碳含量的WC-12%Co硬质合金,采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计、电子万能力学试验机分析了碳含量对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:碳含量为5.26%~5.42%的WC-12%Co硬质合金处于WC+γ二相区;当碳含量小于等于5.22%时,合金出现絮状、针状脱碳相;当碳含量大于等于5.46%时,合金出现黑色絮状的渗碳相,伴有粗晶、粗晶聚集及钴偏析现象。随着碳含量逐渐增加,WC晶粒逐渐长大,结晶趋于完整,晶粒边缘趋于平直化,晶界变得更加清晰,当碳含量达到5.54%时,WC晶粒边缘出现圆角。碳含量为5.26%~5.42%的合金处于WC、Co二相区,综合力学性能较优,硬度维持在1 777~1 695 kg/mm^(2),抗弯强度为3 357~3 290 MPa。

包铝层对2A12铝合金电导率与硬度的影响

随着国产包铝合金在航空领域的广泛使用,验证包铝合金质量的好坏尤为重要,而包铝合金包覆层的不均匀性导致电导率和硬度检测不合格的问题逐渐突出。为了识别包铝合金的包铝层覆盖程度,制备了带有包铝层、厚度为0.8~3.5.mm的2A12铝合金试件,采用电导率法和硬度法测量试件的导电性能和抗压性能。讨论了不同厚度2A12包铝合金与裸铝合金的电导率和硬度之间的关系,探索了包铝层厚度对铝合金电导率和硬度的影响。结果表明,包铝层厚度随包铝合金厚度的增加呈先增加后减少再增加的趋势,且对其导电性能和抗压性能具有显著影响;1.5.mm以上2A12包铝合金的电导率和硬度呈负相关变化;电导率和硬度的变化可评价包铝层的覆盖程度。

SB-265 Gr.12钛镍钼合金焊接工艺研究

介绍了SB-265 Gr.12钛镍钼合金的化学成分与力学性能,对化学成分中各元素的作用进行了阐述,并对SB-265 Gr.12钛镍钼合金的焊接性以及焊接注意事项进行了介绍。工艺评定试验采用24 mm厚的SB-265 Gr.12板材,焊接采用钨极惰性气体保护焊(GTAW)焊接方法。焊接工艺评定试板经渗透检测(PT)、射线检测(RT)检测合格后,进行拉伸、弯曲、硬度等理化试验,试验结果满足标准及相关工程规范的要求。对焊接接头进行宏观金相及显微组织试验,宏观金相试验结果良好,母材的显微组织为α相+少量β相,基体上弥散分布着Ni_(2)Ti相,焊接热影响区的显微组织为α相+少量β相+Ni_(2)Ti相+片层状α’相,焊缝的显微组织为片层状的α’相+少量β相。

复合添加Cr_(3)C_(2)/VC/TaC的WC-12%Co超细晶硬质合金的组织和性能研究

研究了复合添加不同含量的Cr_(3)C_(2)、VC、TaC三种晶粒长大抑制剂对WC-12%Co超细晶硬质合金组织及性能的影响。结果表明,与采用Cr_(3)C_(2)+VC组合晶粒长大抑制剂的合金相比,采用Cr_(3)C_(2)+VC+TaC组合晶粒长大抑制剂的合金的综合力学性能呈降低趋势,但导热性能更好。采用Cr_(3)C_(2)+VC+TaC组合晶粒长大抑制剂的合金的组织和力学性能取决于晶粒长大抑制剂的抑制效果,而不是其添加总量,优化三种抑制剂的配比是提升合金性能的关键。

汽车零部件用ADC12-0.25Ti铝合金的组织及铸造性能研究

采用不同浇注温度制备了汽车零部件用ADC12-0.25Ti铝合金,并进行了试样显微组织、流动性和抗热裂性的测试与分析。结果表明:随浇注温度从690℃逐步提高到750℃,合金显微组织先基本不变后急剧粗化,流动性逐渐提高,抗热裂性先提高后下降。当浇注温度为690℃时,铝液流程长度最短;当浇注温度为750℃时,铝液流程长度最长,较690℃浇注时增大71 mm。当浇注温度为720℃时,试样裂纹长度最短,较690℃浇注时减小2.9 mm;当浇注温度为750℃时,试样裂纹长度最长,较690℃浇注时增大3.4 mm。

2A12铝合金高温拉伸热力耦合仿真模拟

采用实验与仿真的方法,先将试样加热到490℃保温50 min,取出立即进行水冷,获得固溶态2A12铝合金,设置320~380℃三组不同实验温度和0.18~9 s-1四种不同拉伸速度进行拉伸,研究2A12铝合金加热到不同温度以不同拉伸速度进行拉伸对力学性能的影响。实验结果显示,相同温度下应力随着拉伸速率的升高而升高,而相同拉伸速率下应力随着温度的升高而降低。在ABAQUS/Explicit平台开展仿真研究,绘制拉伸试样模型,把实验数据分别导入模型中,设置热变形和损伤模型等相关参数,导出的仿真结果与实验结果吻合较好,表明所建立的热力耦合仿真模型能较好模拟2A12铝合金的单轴拉伸行为。

不同铸造方法对Cu-12Sn-2Ni合金微观组织及性能的影响

采用重力铸造、离心铸造制备了Cu-12Sn-2Ni合金,研究两种铸造方式对合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明,重力铸造试样组织由α相、δ相所组成;离心铸造由于冷却速率快,导致亚稳相β′相的产生,细化了晶粒尺寸。离心铸造试样的抗拉强度可以达到378.84 MPa、伸长率为11.77%。对断口进行分析,发现在离心铸造试样中存在韧窝群,而在重力铸造试样中没有韧窝存在,这主要与晶粒尺寸、β′相的产生有关。

复杂结构ADC12铝合金汽车支架挤压铸造工艺参数优化

目的解决ADC12铝合金汽车发动机支架在挤压铸造成形工艺下的缺陷问题。方法利用ProCAST模拟软件对该汽车发动机支架的挤压铸造充型和凝固过程进行模拟,对挤压铸造工艺参数进行正交试验设计并模拟得到最佳工艺参数,对铸件浇注远端厚壁部位采取局部加压优化措施,并对厚壁部位进行X-Ray探伤,观察铸件的缺陷情况。结果对挤压铸造的工艺参数进行正交试验极差分析后,发现各工艺参数按对铸件凝固后质量的影响程度从大到小的顺序依次为挤压比压、浇注温度、模具温度。通过正交试验得到优化后的工艺参数为浇注温度730℃、模具温度300℃、挤压比压150MPa。局部加压时挤压销的最佳激活时间为4 s,此时可以完全消除铸件内部的缩孔缩松缺陷。选择优化后的工艺参数生产该汽车发动机支架,产品外观完整,没有出现表面裂纹等缺陷。在X-Ray探伤下无明显缺陷,内部质量良好。结论选择合理的浇注温度、模具温度和挤压比压可以有效减少铸件内部的缩孔缩松缺陷,采用局部加压并合理控制挤压销的激活时间可以完全消除缩孔缩松缺陷。

模拟沿海大气环境腐蚀对2A12-T4铝合金板件疲劳行为的影响

对航空材料服役的大气环境开展实验室加速模拟试验以获得其长期腐蚀行为和寿命退化情况是相关材料和装备设计、制造、维修以及寿命评定和寿命控制的重要内容和基础。通过开展针对2A12-T4铝合金板件的模拟铝合金沿海大气腐蚀的实验室加速腐蚀试验,模拟研究从初期点蚀到后期剥蚀的整个沿海大气腐蚀过程中,腐蚀对铝合金板件疲劳特性的影响;基于疲劳寿命退化相当的原则,建立2A12-T4铝合金板件加速腐蚀与大气腐蚀之间的加速等效关系。结果表明:2A12-T4铝合金实验室加速预腐蚀后疲劳寿命退化规律与大气预腐蚀疲劳寿命退化规律一致,均呈现为“快速下降期”+“平台期”的特征。

高强2A12铝合金修正Johnson-Cook本构模型

为了研究2A12铝合金在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力特征及其本构模型,首先对该铝合金开展了不同应变率(10^(-4)~10^(-1)s^(-1))和不同温度(300~400 K)下的准静态拉伸实验研究。然后,利用实验数据对经典Johnson-Cook(J-C)模型参数进行标定,并对模型加以验证。最后,基于经典J-C模型预测准确性不高的现象,建立了修正J-C本构模型,并利用450 K下的实验数据进行了模型验证。结果表明:2A12铝合金的应变率强化效应不显著,而温度软化效应较为显著。随着温度升高,准静态屈服强度显著下降,300 K下准静态屈服强度可达432 MPa,而400 K下准静态屈服强度为270 MPa。修正J-C本构模型预测与实验数据吻合更好,表明本文建立的修正J-C本构模型及参数能够更好地描述2A12铝合金在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力特性。

航空铝合金薄板自冲铆接头静力学性能的研究

自冲铆是近年兴起的一种性能优异、绿色和高效的连接新技术,可连接同种、异种和多层板材,有望成为航空轻合金薄板材料连接的关键技术。本文以2A12(A组)和6061(B组)异质自冲铆接头为研究对象,进行静力学性能测试及失效微观分析,对接头成形质量、力学性能、失效形式及失效机理进行系统分析。结果表明:SBA(6061-2A12)接头成形质量最佳,SBB(6061-6061)接头密封性能最好,SAA(2A12-2A12)接头对称性最优;SAA接头具有最强静载强度,SBB接头具有最优抗震吸收能力,SBA和SAB(2A12-6061)接头的综合力学性能较好。SBB接头失效形式均为拉脱失效;SAA接头失效形式最不稳定,出现了3种不同失效形式;接头最主要的失效形式是拉脱失效。

Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。