冷胀形变形量及时效制度对2219性能的影响

冷变形是提高时效硬化型铝合金的力学性能的有效手段,变形量的大小是影响铝合金力学性能的重要因素.本文对轧制后铝合金环件进行固溶,然后在不同冷胀形变形量(0％、2％、3％、4％、5％)下对铝合金环件进行胀形,最后分别在不同时效制度下时效,通过室温拉伸测试测试,结果对比获得2219环件力学性能的最优变形量.结果表明:在时效前添加冷胀形,能降低2219强化相的析出温度;随着冷胀形变形量的增加,力学性能不断增加,但延伸率逐渐降低,当冷胀形变形量达到5％时,力学性能上升趋势较平缓,几乎没有多大的变化;当冷胀形变形量为4％,时效制度为170℃×12h时,2219环件综合力学性能最佳,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为440MPa、 353MPa和14％.     

不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响

分别对完全退火态和固溶淬火态2219铝合金板材进行准静态成形条件和电磁成形条件下的单向拉伸实验、平面应变实验和双向拉伸实验,建立了2219铝合金的成形极限图并研究了不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响规律。结果表明,固溶淬火会显著提高2219铝合金的强度,降低2219铝合金的断后伸长率;准静态成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.76%、37.98%、39.54%;电磁成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.51%、38.03%、33.33%;完全退火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的极限应变比准静态成形条件下分别高16.08%、24.38%、18.76%;固溶淬火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的的极限应变比准静态成形条件下分别高16.34%、24.20%、30.94%,电磁成形可有效提高2219铝合金的成形极限,改善2219铝合金的成形性能。     

新型铝合金机械零件的锻造工艺优化

以不同的等温锻造温度和变形量成形了6082-0.5Ti新型铝合金件,并进行了力学性能和显微组织的测试与分析。结果表明,与420℃等温锻造相比,采用480℃等温锻造的试样抗拉强度和屈服强度分别增大29 MPa和26 MPa,断后伸长率减小1.6%,平均晶粒尺寸减小5.7μm;与变形量40%相比,采用60%变形量锻造的试样抗拉强度和屈服强度分别增大25 MPa和19 MPa,断后伸长率减小1.8%,平均晶粒尺寸减小6.1μm。6082-0.5Ti铝合金的等温锻造温度和变形量分别优选为480℃和60%。     

Fe-20Mn-3Si-3Al���ڲ�ͬ���������µ���ѧ��Ϊ

通过单向拉伸试验研究了Fe-20Mn-3Si-3Al-0.045CTWIP钢在不同变形量、不同应变速率及不同变形温度下的力学性能。结果表明:当变形量为10%,时试验钢具有较好的综合力学性能,其屈服强度达到770MPa,抗拉强度为1 360MPa,断后伸长率为30%。室温变形条件下,当应变速率为1×10-4s-1时,热轧态样品的屈服强度和抗拉强度分别为510MPa及860MPa,拉伸伸长率为58%;当应变速率增加为1×10-1s-1时,其屈服强度及抗拉强度分别增至630MPa和970MPa,伸长率则下降为39%;随着变形温度的上升,材料的伸长率及抗拉强度均下降。增加变形温度至300℃时,该材料在应变速率为1×10-1s-1变形的抗拉强度降为764MPa,拉伸伸长率下降为25%。     

基于等效试验的铝合金轮毂薄弱区域性能与组织研究

为研究轮毂成形工艺对通风孔即薄弱区域材料显微组织和力学性能的影响,提出一种基于等效应变的等效试验方法。运用Deform-3D软件建立轮毂两步锻造模型,研究坯料整体以及薄弱区域的变形规律,根据薄弱区域等效应变设计单向压缩试验,对比分析了试样截面不同区域的变形规律、力学性能和显微组织。结果表明:试样表面区域晶粒尺寸最大,芯部和对角线区域晶粒得到不同程度细化,芯部与薄弱区域应力状态相似,等效应变相同。通过等效试验,能够较好的等效薄弱区域的变形。与初始坯料相比,通过锻造加工过程,薄弱区域材料的屈服强度和抗拉强度分别提高了77. 1和61. 6 MPa。     

薄壁叉形环轴向辗压成形塑性变形规律

研究了薄壁叉形环轴向辗压成形过程中等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷的分布与演变规律。基于Deform-3D软件平台建立了薄壁叉形环轴向辗压成形的有限元仿真模型,提取了成形过程中的等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷数据。结果表明,在薄壁叉形环轴向辗压成形过程中,随着变形量的增加,等效应力值与等效应变值逐渐增加,上筋与侧筋的等效应力值明显比下筋大,变形程度更高,锥模主要承受z向载荷,且随着变形量的增加逐渐增大,最大值为134 kN。通过揭示薄壁叉形环轴向辗压成形过程中的塑性变形规律,为实现薄壁叉形环轴向辗压成形提供了理论依据。     

高强铝合金复杂曲面件液压成形变形均匀性调控

针对高强铝合金复杂曲面件变形不均导致热处理后力学性能和组织不均的问题,采用液体凹模拉深和液体凸模拉深法,研究了压边圈形状、液压加载、预变形工艺对曲面件成形性和变形分布的影响,为提高复杂曲面件的形变和热处理强化效果提供理论指导。研究表明:液体凹模拉深成形对曲面件变形量调控的能力有限,与平面压边圈相比,曲面压边圈可以提高变形均匀性,曲面压边圈有利于提高变形均匀性,但应变平均值均低于7. 0%。液体凸模拉深可以使曲面件应变平均值提高到7. 5%～10. 6%之间,但仅增加正向液压无法提高曲面件的变形均匀性;正反向液压成形采用反向预变形和正向液体凸模拉深工艺可以提高曲面件的变形量,同时提高变形均匀性。     

2219铝合金环轧件形变热处理工艺研究

针对2219铝合金环轧件,采用硬度测试、室温拉伸试验,结合SEM、TEM进行显微组织观察与分析,研究了形变热处理工艺参数(冷变形量、时效温度及时间)对合金性能的影响。结果表明:冷变形显著影响2219环轧件的力学性能。随冷变形量的增加,合金强度先增后减,塑性下降;采用535℃固溶+3.5%冷压变形+190℃×15 h时效对2219铝合金环轧件进行形变热处理,获得的批产件力学性能满足设计指标要求,且稳定性较好;环件不同方向的力学性能差异主要体现在塑性指标上,过剩相CuAl_2的形态与分布是造成差异的主要原因;过剩相CuAl_2尺寸越小,塑性越好。     

拉伸与轧制预变形对2519A铝合金组织与力学性能的影响

通过硬度测试、拉伸测试、透射电镜分析以及织构测试等手段,研究拉伸和冷轧两种不同预变形方式对2519A铝合金165℃时效后组织与力学性能的影响。结果表明:适当的变形量均使θ′相尺寸细小、密度增加,而变形量过大使θ′相分布变得较不均匀,合金强度提高不大,而塑性降低;6%拉伸预变形和7%冷轧预变形使合金板材峰值时效抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为472MPa、404MPa、15.6%和472MPa、417MPa、9.4%,二者的抗拉强度基本相同,但前者的屈服强度低、塑性高;两种预变形方式下板材织构类型相同,取向密度无明显差别;合金板材屈服强度和伸长率的差别由第二相θ′相的数量、尺寸和分布所确定。     

汽车用6005A-T6铝合金动态性能研究

通过对6005A-T6铝合金进行准静态拉伸试验和动态拉伸试验,研究了应变速率对6005A-T6铝合金准静态和动态力学性能及断裂行为的影响。6005A-T6铝合金的强度随着应变速率提高而增大,应变速率200/s拉伸的抗拉强度、屈服强度分别较准静态拉伸提升30MPa、25MPa,其中以准静态到应变速率10/s的过程中,材料的抗拉强度、屈服强度上升最为明显;6005A-T6铝合金塑性随着应变速率的增大而逐渐增大,当应变速率达到200/s时塑性反而下降。在高速拉伸变形状态下,位错密度的增加和滑移带的增多是导致高速状态下强度及延伸率提高的主要原因;当应变速率达到200/s时由于拉伸速率过快,晶粒来不及进行大量变形是断后延伸率反而降低的主要原因。     

2219-T87铝合金拉锻式摩擦塞补焊接头组织及性能

对6 mm厚的2219-T87铝合金板进行了拉锻式摩擦塞补焊试验,对焊接接头的微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察与测试. 结果表明,采用优化的摩擦塞补焊工艺可实现2219-T87铝合金母材和2219-T87铝合金塞棒的冶金连接. 拉锻式摩擦塞补焊过程中,塞棒承受拉应力,应优化接头设计和焊接工艺参数从而防止塞棒被拉断. 未焊合是接头的主要缺陷,易出现在接头的近上表面处. 焊缝区发生明显软化,最低硬度出现在靠近连接界面的塞棒热力影响区,最低值为84.4 HV. 接头的抗拉强度可达326.4 MPa,断后伸长率可达4.45%,抗拉强度和断后伸长率分别为母材的71.7%和44.5%,拉伸断口呈韧窝形貌.     

冷喷涂改善2219铝合金熔焊接头残余应力新方法

目的采用冷喷涂技术改善2219铝合金变极性钨极氩弧焊(VPTIG)焊接接头残余应力。方法采用冷喷涂技术在8 mm厚2219铝合金VPTIG焊接接头表面进行Cu涂层制备,分析冷喷涂前后接头微观组织、力学性能及残余应力的变化,探究冷喷涂过程中高速碰撞颗粒的"喷丸效应"与加热气体的"热效应"对接头残余应力的改善作用及内在机制。结果冷喷涂前后,接头整体的微观组织无明显变化,但在焊缝表面(Cu涂层与焊缝结合面处)观察到明显的塑性变形。冷喷涂后,焊缝区上表面显微硬度提高,作用深度约2 mm(余高处);接头抗拉强度表观上稍有降低,这是由于涂层对焊缝的拉伸应变局部化改变所致,"喷丸效应"与"热效应"单独作用下,接头抗拉强度无明显变化,所有拉伸试样均从焊趾处沿着熔合区发生断裂。焊态接头残余应力分布总体呈拉应力状态,在焊缝处最大,经过冷喷涂后,焊缝残余拉应力峰值从约200MPa降到约24MPa,大部分区域从拉应力变为压应力,且分布均匀性变好。结论冷喷涂技术可以显著改善VPTIG焊接接头残余应力分布。冷喷涂粒子的"喷丸效应"对基体残余应力的改善作用显著。高温气流的"热效应"虽未能显著降低残余应力,但使应力分布变得均匀。     

Mechanical properties of underwater friction stir welded 2219 aluminum alloy

Underwater friction stir welding of 2219 aluminum alloy was carried out in order to further improve the joint performances by varying welding temperature history. The results indicated that the tensile strength of the joint can be improved from 324 MPa by external water cooling action in normal to 341 MPa. However, the plasticity of the joint is deteriorated. The underwater joint tends to fracture at the interface between the weld nugget zone and the thermal mechanically affected zone on the advancing side during tensile test, which is significantly different from the normal joint.     

冷喷涂对2219铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能的影响

为了改善铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能,在4 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接头上表面进行冷喷涂试验,研究分析了冷喷涂前后接头残余应力与力学性能的变化. 结果表明,焊态接头纵向残余应力呈不对称“M”形分布,残余应力峰值位于前进侧靠轴肩附近;冷喷涂后,接头残余应力大幅度降低,残余应力峰值由186 MPa降低至43 MPa.涂层沉积厚度约200 μm,涂层与基体界面产生了较大的塑性变形,基体界面附近组织晶粒得以细化.由于冷喷涂过程的喷丸效应,接头上表面显微硬度平均提高了25 HV,作用深度约1 mm.接头拉伸性能也获得明显改善,抗拉强度提升6.3%,断后伸长率提升78.6%,焊态与冷喷涂态的拉伸试样均在接头前进侧的热影响区附近发生断裂,符合在低硬度区或弱结合面产生裂纹并扩展的弱区断裂的特征.     

Effects of thermo-mechanical treatments on mechanical properties of AA2219 gas tungsten arc welds

Fusion zone of AA2219 alloy gas tungsten arc welds was subjected to compressive deformation by rolling the crown of the weld in the welding direction. Twelve percent compressive deformation improved the as-weld hardness from 75 to 100 VHN. The yield strength increased from 125 to 220 MPa. The welds made by pulsed current technique exhibited better strength and ductility compared to their continuous current weld counterparts, both in the as-welded condition and the deformed condition. The improvement in strength was found to be due to dislocation loops formed near the grain boundaries in the fusion zone. Direct aging of fusion zone at 190 °C, increased the yield strength significantly from 125 to about 200 MPa. Aging of the deformed fusion zone did not improve tensile strength further.     

Tungsten Inert Gas and Friction Stir Welding Characteristics of 4-mm-Thick 2219-T87 Plates at Room Temperature and −196 °C

2219-T87 aluminum alloy is widely used for fabricating liquid rocket propellant storage tank, due to its admirable cryogenic property. Welding is the dominant joining method in the manufacturing process of aerospace components. In this study, the tungsten inert gas welding and friction stir welding (FSW) characteristics of 4-mm-thick 2219-T87 alloy plate at room temperature (25 °C) and deep cryogenic temperature (?196 °C) were investigated by property measurements and microscopy methods. The studied 2219 base alloy exhibits a low strength plane anisotropy and excellent room temperature and cryogenic mechanical properties. The ultimate tensile strength values of TIG and FSW welding joints can reach 265 and 353 MPa at room temperature, and 342 and 438 MPa at ?196 °C, respectively. The base metal consists of elongated deformed grains and many nano-scaled θ (Al₂Cu) aging precipitates. Fusion zone and heat-affected zone (HAZ) of the TIG joint are characterized by coarsening dendritic grains and equiaxed recrystallized grains, respectively. The FSW-welded joint consists of the weld nugget zone, thermo-mechanically affected zone (TMAZ), and HAZ. In the weld nugget zone, a micro-scaled sub-grain structure is the main microstructure characteristic. The TMAZ and HAZ are both characterized by coarsened aging precipitates and elongated deformed grains. The excellent FSW welding properties are attributed to the preservation of the working structures and homogenous chemical compositions.     

基于CEL模型的搅拌摩擦焊接7055铝合金仿真模拟

基于耦合的欧拉—拉格朗日(CEL)模型,建立了高可靠性、高精度的搅拌摩擦焊7055铝合金热力耦合计算模型,开展了焊接工艺参数对7055铝合金焊接接头温度、等效应变以及缺陷预测结果的影响规律的研究,并分析和讨论了搅拌摩擦焊试验验证模拟结果的可靠性. 7055铝合金搅拌摩擦焊CEL模型预测结果表明,温度和等效塑性应变与转速呈正比,与焊接速度呈反比,这主要与焊接工艺参数影响轴肩与7055铝合金的摩擦生热及材料的流动,使焊接温度和等效塑性应变值发生变化有关.当焊接速度在60 ? 300 mm/min、转速在300 ? 1 200 r/min范围内,焊接温度均低于7055铝合金熔点,当焊接速度增加到300 mm/min时,由于产热不足,温度和等效塑性应变均降低,此时在焊接接头处容易产生孔洞缺陷.7055铝合金搅拌摩擦焊试验结果表明,当转速为600 r/min、焊接速度为180 mm/min时,7055铝合金接头组织致密,接头抗拉强度达到489 MPa,断后伸长率为4.0%.当焊接速度提高至300 mm/min时,接头抗拉强度为411 MPa,断后伸长率仅为1.0%.这与产热不足导致接头处结合较差有关,与模拟结果一致.     

高强7A62铝合金动态力学响应及其J-C本构关系

利用万能试验机和Hopkinson拉杆(SHTB)对7A62铝合金进行了准静态和动态拉伸性能测试,研究该合金室温及高温塑性流动应力动态响应特征,结合OM、SEM、TEM、DSC、LFA等测试对该合金的物理性能及原始微观组织进行分析。结果表明:7A62铝合金在大量高密度细小沉淀析出物粒子及亚微米级高熔点平衡析出粒子复合强化作用下,准静态屈服强度可达608 MPa。在室温动态变形过程中,该合金应变率强化效应显著。随着应变率高于684 s^-1时,合金屈服强度对应变率敏感性显著增强。在1100 s^-1、25~500℃条件下,合金表现出温度敏感性的沉淀强化相回溶及动态再结晶的热软化效应,500℃高温动态屈服强度超过200 MPa。在动态力学性能变化规律的基础上,建立了7A62铝合金的Johnson-Cook(J-C)本构模型。     

铝板/塑料混合成型中铝板大塑性变形区的有限元分析

采用弹塑性大变形更新的Lagrange有限元方法研究了铝板 /塑料混合成型过程中铝板的成形过程和变形特点。结果表明 ,当塑料熔体压力从 30MPa增大到 5 0MPa时 ,铝板凸缘区已基本不再参与变形 ,铝板上两个板厚减薄较严重的大塑性变形区在此阶段形成。模底接触区与自由变形区交界处的大塑性变形区依次处于板料曲面内双向伸长变形和平面应变状态 ;模腔入口圆角区与自由变形区交界处的大塑性变形区由两部分构成 ,其中与模壁接触部分依次处于板料曲面内双向伸长变形、拉伸变形和平面应变状态 ,另一部分依次处于板料曲面内双向伸长变形和平面应变状态。