喷砂对A7N01S铝合金焊接接头残余应力的影响

采用喷砂对A7N01S铝合金焊接接头进行表面处理。用X射线衍射法测试并对比分析了其喷砂处理前后的残余应力。结果表明,经过喷砂处理后,其纵向和横向应力均呈现为压应力状态,而且应力跨度显著减小,应力分布更均匀,残余压应力的存在可以有效抑制表面裂纹的萌生,提高其疲劳强度和延长使用寿命。     

进口和国产A7N01S铝合金型材抗应力腐蚀性能的比对

为了研究A7N01S铝合金型材组织与应力腐蚀行为之间的关系,对合金成分与初始组织稍有差异的进口和国产A7N01S铝合金型材开展研究。在浓度3.5%(质量分数)的NaCl水溶液中进行恒载荷应力腐蚀试验,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对试样的组织和性能进行检测和研究分析。结果表明:应力腐蚀后,在试样表面形成了不同大小的腐蚀坑,并且两种型材的力学性能均有降低;粗晶环和晶内析出相对A7N01S铝合金型材性能有较大影响;粗晶环降低了合金型材的塑性和抗应力腐蚀能力;当析出相较大且不连续分布时合金型材具有更好的塑性和抗应力腐蚀性能。     

喷砂处理对Al-Zn-Mg合金焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率应力腐蚀方法研究喷砂处理对高速列车车体材料A7N01铝合金焊接接头应力腐蚀性能的影响。试验结果表明,经喷砂处理后,A7N01铝合金焊缝的残余拉应力转变为压应力,同时接头整体应力降低,趋于均匀分布。经喷砂处理后,A7N01铝合金焊接接头在3.5%NaCl中的应力腐蚀敏感指数降低,断口未呈现脆性断裂特征,表明喷砂处理增强了其抗应力腐蚀能力。喷砂试样表面均匀分布的压应力,降低了在外加载荷作用下焊缝所承受的拉应力,增加了焊接接头的强度。同时,表面压应力层的存在抑制了接头在腐蚀环境中裂纹的萌生,从而减少腐蚀介质向内部的扩散和作用,增强了焊接接头的抗应力腐蚀能力。     

喷砂处理对A7N01铝合金应力腐蚀开裂和点蚀性能的影响

采用慢应变速率试验和循环极化试验,研究了喷砂对A7N01铝合金耐应力腐蚀开裂和点蚀性能的影响。结果表明:在3.5%NaCl(质量分数)溶液中,与未喷砂合金相比,喷砂处理后A7N01铝合金的应力腐蚀敏感指数增大,抗应力腐蚀性能下降。喷砂后合金的点蚀电位、保护电位均降低,滞后环增大,且随浸泡时间增长,点蚀电位和保护电位负移,滞后环增大,喷砂处理使合金的抗点蚀能力和钝化膜修复能力降低。喷砂处理会造成A7N01铝合金表层晶粒细化、硬度增加,但同时喷砂也会造成表面粗糙度增加,并有微裂纹等表面损伤发生,从而降低合金的耐蚀性。     

A7N01铝合金型材抗应力腐蚀性能

本研究采用U形试样和四点弯梁试样对A7N01铝合金型材进行应力腐蚀试验,从而对比型材的上、中、下层的抗应力腐蚀能力。结果发现:A7N01型材母材的晶粒细小,表面未观察到粗晶层,力学性能检测表明测试结果均符合要求;U试样应力腐蚀试验,在型材上下表层取样的母材试样发生开裂,在型材中层位置取样的母材试样未发生开裂;四点弯梁56天应力腐蚀试验,母材上下表层与中层的试样均未发生开裂,但表层试样的腐蚀面积、深度及腐蚀失重均大于内层试样。     

A7N01P铝合金T型接头焊接数值模拟

针对A7N01P铝合金T型接头的焊接,开展基准性研究,其目的是为复杂焊接结构数值模拟提供可靠的数值模拟方法。本研究建立A7N01P铝合金焊接热源模型和材料软化模型,采用三维热弹塑性有限元法模拟焊接过程,比较数值模拟结果与焊接试验测试结果,验证焊接数值模拟方法的可靠性。结果表明,焊接数值模拟的温度场和残余应力与实测值非常吻合,验证了数值模拟模型的准确性。     

热处理对S355J2转向架结构钢火焰矫正区的影响

对已进行600、700、800℃火焰矫正后的S355J2钢分别进行正火热处理、去应力退火热处理,通过分析热处理后金相显微组织变化及对比硬度性能试验数据,选定合适的热处理工艺方法,研究了结构钢S355J2的火焰矫正区域经消除应力热处理对母材的影响。结果表明,消除应力热处理不但不会对母材组织性能产生不利影响,反而有效改善钢材S355J2的性能。     

基于灰色系统理论的A7N01铝合金焊接接头疲劳寿命预测

以A7N01铝合金MIG焊接试样为研究对象,通过拉伸试验和疲劳试验确定A7N01焊接接头的应力应变曲线及疲劳寿命曲线;利用灰色系统理论建立GM(1,1)模型和等维灰色递补GM(1,1)模型,将两模型运用到A7N01铝合金焊接接头疲劳寿命预测中,并用试验值对两模型的预测精度进行评估。评估结果表明,GM(1,1)模型和等维灰色递补GM(1,1)模型均可对A7N01铝合金焊接接头疲劳寿命进行预测,且等维灰色递补GM(1,1)模型的预测精度高于原始GM(1,1)模型,等维灰色递补GM(1,1)模型可以更好地预测A7N01焊接接头的疲劳寿命。     

疲劳加载下A7N01铝合金焊接残余应力演变研究

采用超声法研究A7N01铝合金焊接接头的残余应力分布及其在疲劳加载过程中的变化。A7N01铝合金焊接接头的残余应力峰值出现在焊缝区域,且为拉应力,母材区的残余应力为压应力。在低应力水平下,焊接接头焊缝区的残余应力值先增大后减小,应力的释放率与外加应力以及自身残余应力水平有关。外加载荷越大,焊接接头的残余应力释放越多,焊缝区的残余应力峰值降低,但100 MPa以下的应力不能释放母材区的残余应力。     

A7N01铝合金焊接接头中不同区域在不同介质中的电化学腐蚀行为

为了积累A7N01铝合金及其焊接接头在不同介质中的电化学腐蚀数据,采用ER5356焊丝分别焊接了A7N01-T5和A7N01-T4铝合金。采用动电位扫描法分别测试了2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝分别在5%(质量分数)NaCl,Na2SO4,NaNO3溶液中的极化曲线,并计算出相应的电化学参数。结果表明:2种铝合金焊接接头中母材在3种腐蚀溶液中的腐蚀倾向大于焊缝,腐蚀速率也快于焊缝;Cl-,SO2-4和NO-3对2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝的腐蚀加速作用依次减弱;A7N01-T5母材在3种腐蚀介质中的耐蚀性优于A7N01-T4母材的。     

超声波法测量焊接接头的纵向残余应力研究

使用不同频率的探头对7N01铝合金焊后板材的母材区、热影响区及焊缝区的应力常数K进行了标定,并使用超声波设备测量了7N01铝合金板材的纵向应力。结果表明:由于微观组织不同,焊接接头不同区域不同深度的应力常数K确实存在差异;K值修正后垂直于焊缝方向的纵向应力分布趋势不变。热影响区和焊缝区修正后的应力值增大,且热影响区的波峰应力值增加最大,测量结果更安全。     

S355J2W+N钢返修焊接头残余应力分析

研究S355J2W+N钢返修焊接头的残余应力,分析不同返修次数的焊缝残余应力分布情况。结果表明,焊缝区域纵向应力和最大主应力主要为拉应力,由中心向边缘呈减小趋势。焊缝区横向应力以压应力为主,最大值(绝对值)出现在试件边缘处。母材区残余应力为压应力,最大值(绝对值)出现在焊缝和板边的中间区域。经过去应力退火的对接接头试件,返修与未返修接头之间残余应力值差异不大,无明显规律性。通过本次试验,结合既有研究成果得出结论,对于焊后经去应力退火处理的对接接头结构而言,残余应力对焊接接头机械性能的影响有限。     

S355J2与S355J2W细晶粒钢焊接接头力学性能分析

对比分析S355J2+N与S355J2W+N这2种钢板焊接接头的力学性能,尤其在低温冲击功方面是否有较大区别,从而为高速动车组转向架母材选择提供科学数据.     

热矫正次数对7N01铝合金应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)和透射电镜(TEM)测试分析方法研究了热矫正次数对7N01-T5铝合金应力腐蚀敏感性的影响。结果表明:随着热矫正次数的增加,7N01-T5铝合金应力腐蚀敏感性增加。原因主要在于晶界析出相的转变以及溶质元素Zn和Mg从基体向晶界的不断扩散。基于非平衡偏聚理论可知,三次热矫正的等效恒温时间小于临界时间t_c。因此,随着热矫正次数的增加,晶界处Zn和Mg元素含量逐渐增加,增大了晶界与基体间的腐蚀电位差,使7N01-T5铝合金应力腐蚀敏感性增加。     

再结晶组织对7N01铝合金型材应力腐蚀敏感性的影响

采用不同温度对7N01铝合金型材进行固溶处理,通过光学显微镜和SEM分析型材的再结晶组织特征,结合室温拉伸、电导率测试、慢应变速率应力腐蚀试验,研究不同再结晶组织对合金应力腐蚀敏感性的影响。结果表明:固溶热处理使得再结晶体积分数增加,合金的力学性能降低,应力腐蚀呈晶间腐蚀特征,应力腐蚀敏感性随固溶温度的升高先减小后增大。     

高温预析出热处理工艺对7N01铝合金应力腐蚀的影响

对T4热处理态的7N01铝合金进行高温预析出热处理(470℃×1h+400℃×30min+120℃×24h)。采用慢应变速率试验(SSRT)研究了高温预析出热处理工艺对7N01铝合金抗应力腐蚀开裂(SCC)性能的影响。结果表明:高温预析出工艺可以明显提高T4热处理态7N01铝合金的抗SCC性能和塑性,同时保持较高的抗拉强度。     

国产与进口7N01铝合金应力腐蚀敏感性对比

对比了国产和进口7N01铝合金的微观组织、化学成分、应力腐蚀开裂(SCC)的敏感性及其开裂机理。结果表明:两种7N01铝合金在3.5%(质量分数,下同)的NaCl溶液中都具有较高的SCC敏感性;在3.5%的NaCl中性溶液及3.5%NaCl+0.5%H_2O_2溶液中,国产7N01铝合金的SCC敏感性比进口7N01铝合金的高;国产与进口7N01铝合金板材的长横向比纵向都具有更高的SCC敏感性;进口7N01铝合金的开裂主要是沿晶开裂及穿晶解理开裂,而国产7N01铝合金的开裂是沿晶开裂和阳极通道开裂。     

CRH2A型动车组缓冲梁结构焊接残余应力的有限元模拟

建立了缓冲梁结构焊接有限元模型,利用有限元法分析了焊接残余应力分布规律.结果表明:应力模拟结果与采用压痕应变法实测结果吻合较好,模型可靠;缓冲梁下翼板边部和工艺孔区域存在较大且分布不均匀的焊接应力,工件挂的焊接对下翼板边部应力分布影响较大;采用A6N01铝合金代替A7N01铝合金作为母材可有效降低缓冲梁结构应力,当角补板和缓冲梁整体成型时,原焊缝附近的残余拉应力明显降低,采用双人对称同时施焊能显著降低缓冲梁下翼板的残余拉应力.     

高速列车用7N01铝合金热模拟试验研究

采用Gleeble3500热模拟机对高速列车用7N01铝合金在460~500℃和应变速率0.04、0.08、0.1、0.4 s~(-1)下进行了压缩变形,研究了7N01铝合金高温变形时的显微组织变化,从理论上分析了变形条件对流变应力及组织演变的影响。结果表明:7N01铝合金高温压缩变形的流变应力取决于变形温度和应变速率,流变应力随变形温度的升高而降低,随变形速率的提高而增大。     

7N01铝合金动态力学性能及其本构关系研究

对7N01铝合金进行了动态冲击试验和准静态压缩试验,用金相显微镜对冲击前后的试样进行了组织观察,分析了应变速率及温度对7N01铝合金动态力学性能和微观组织的影响。结果表明:7N01铝合金具有一定的应变率敏感性和显著的温度敏感性。试样的流变应力随应变速率的提高和温度的降低而增加;采用变量分离与非线性拟合的方法对准静态压缩试验及动态冲击试验数据进行拟合,得到了7N01铝合金的Johnson-Cook本构方程,所拟合的曲线与实验结果相吻合。