搅拌摩擦加工铸态L2纯铝组织与性能研究

对铸态L2纯铝进行搅拌摩擦加工(FSP)处理,研究L2纯铝加工前后的显微组织,力学性能及微观断裂机理。结果表明,剧烈的塑性变形促使粗大的枝状晶显著破碎,形成细小且均匀分布的再结晶组织。搅拌摩擦加工后,L2纯铝的显微硬度提高9HV,抗拉强度和延伸率分别提高34 MPa和17%;试样的拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。细晶强化对材料力学性能的提高起主要作用。

退火处理对ECAP纯铝L2的影响

采用等通道转角(ECAP)挤压工艺,对原始晶粒为1 mm的工业纯铝L2进行4次挤压,得到了晶粒尺寸为1μm的近等轴晶组织,然后进行不同温度下的退火处理。研究结果表明,经150℃/2 h退火处理后,硬度基本不变化,与退火前相比,试样的抗拉强度和伸长率分别提高了9%和18%。当退火温度高于200℃时,组织中出现了回复,试样硬度下降。退火温度越高,硬度下降幅度越大。

重复搅拌摩擦加工对铸态L2纯铝组织性能影响

对铸态L2纯铝分别进行了单道次和2,3次重复搅拌摩擦加工处理,研究了搅拌摩擦加工次数对L2纯铝组织性能的影响。结果表明:剧烈的塑性变形促使粗大的枝状晶显著破碎,形成了细小且均匀分布的再结晶组织,重复加工次数对再结晶晶粒的尺寸影响较小。重复搅拌摩擦加工后,铸态L2纯铝的最大显微硬度值提高了17 HV,最大抗拉强度及延伸率分别提高了39 MPa和22%,试样的拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。随着重复加工次数的增加,相邻道次间的显微硬度、抗拉强度和延伸率差值均减小。

等通道转角挤压对纯铝L2阻尼性能的影响

采用Φ=90°,ψ=30°的等通道转角挤压(ECAP)模具,对工业纯铝L2进行多次挤压,并利用悬臂梁共振法测试了合金阻尼。结果发现,ECAP可以改善材料微观组织结构,显著细化晶粒。原始晶粒尺寸为1mm的L2合金经挤压4道次后晶粒可细化为1μm左右的等轴晶。ECAP可提高合金阻尼。经挤压4道次后合金阻尼最高,应变量为3 8×10 - 5时合金阻尼为3 1×10 - 3,与未挤压的L2合金相比,提高了80 %。L2合金挤压前后的阻尼是应变振幅相关的,随应变振幅增大,合金阻尼提高。

累积叠轧焊对L2纯铝力学性能影响的研究

通过实验研究了轧制道次、温度与材料状态对L2纯铝力学性能的影响。结果表明:材料的抗拉强度、屈服强度和显微维氏硬度随轧制道次的增加而增加,第10道次分别为190.44MPa、152.27MPa和49.3HV(载荷100g);室温叠轧材料的强度要高于热叠轧的,而延伸率却低于热叠轧的;半硬化态L2纯铝和完全退火态L2纯铝的强化能力是一致的,但半硬化态L2纯铝的强化幅度要低于完全退火态的。

纯铝L2的焊接工艺研究

采用交流钨极氩弧焊工艺、对L2纯铝的焊接性进行了分析,对焊接工艺进行了研究,找出合理的焊接工艺,解决了纯铝L2焊接时难熔合、易焊塌、易夹钨、易产生气孔和裂纹等问题.

纯铝累积叠轧焊高温力学性能与显微组织研究

室温条件下对退火态L2纯铝进行了6道次的累积叠轧焊试验,通过高温拉伸、透射电镜和扫描电镜实验,研究叠轧前后材料在高温拉伸过程中力学性能的变化、组织结构的演变以及拉伸后的断口形貌。结果表明,在高温拉伸过程中,叠轧后材料发生了动态回复,形成的亚晶组织随温度升高而长大;叠轧前后材料的抗拉强度随温度单调递减,延伸率则先升高,达到极值后降低;断口形貌显示,叠轧材料的高温断裂属于韧性断裂。

累积叠轧焊强化金属材料的力学性能

在多功能热轧机上对广泛应用的代表性金属材料Q235碳素钢和L2铝分别进行了累积叠轧焊实验,重点研究了变形温度、累积叠轧次数和压下量对金属材料强度、应力-应变曲线、显微硬度、塑性的影响规律,分析了规律形成的原因.结果表明Q235碳素钢和L2铝在不加入任何强化元素的情况下完全可以达到良好的自身结合,材料的抗拉强度得到提高,金属材料的塑性分别有不同程度的下降.

泡沫铝累积叠轧制备方法及孔隙结构研究

以L2纯铝为基体金属,TiH2粉末为发泡剂,通过累积叠轧试验,探索泡沫铝制备的新方法。结果显示,叠轧道次对泡沫铝孔隙率与平均孔径影响显著,叠轧道次越多,孔隙率越高,平均孔径越小;TiH2含量与发泡温度是影响发泡驱动力的主要因素,试验温度范围内,发泡剂含量越大,温度越高,发泡驱动力越强,发泡后孔隙率越高,并且平均孔径也越大。叠轧6道次的L2纯铝,发泡剂含量0.5%(质量分数),在670℃条件下发泡5min,可以获得孔隙率61.4%,平均孔径1.6mm的泡沫铝。上述研究表明,累积叠轧焊是一种有效的泡沫铝制备方法,通过工艺参数的优化,可以获得孔隙均匀,高孔隙率的泡沫铝。

纯铝累积叠轧焊连接机理及力学性能

对退火态L2纯铝在室温条件下进行了10道次的累积叠轧焊试验,利用光学显微镜观察叠轧道次对连接界面的影响,并利用室温拉伸试验与显微硬度试验研究叠轧道次对其力学性能的影响。研究表明:随着叠轧道次的增加,试样的连接效果越好,其连接机理为N.Bay机理;材料的强度与显微硬度随道次的增加显著提高,但延伸率却急剧降低。第10道次材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190.44MPa、152.27MPa和4.73%。

考虑内禀长度的纯铝L2微拉深过程模拟

结合传统拉深成形工艺过程,采用材料的内禀长度来表征微塑性成形过程中的尺度效应,并在建立的三维有限元分析模型的基础上,对纯铝L2的微拉深工艺过程进行数值模拟与分析,研究了纯铝微拉深的塑性成形过程。试验成形出的微拉深件直径在1.4～1.6mm之间,纵向深度在1.2～1.4mm之间,拉深力为2.67N,微拉深试验结果与模拟结果基本吻合。通过试验结果和模拟结果的对比,说明含内禀长度的微塑性本构方程能够用于微拉深成形过程的有限元数值模拟。