[学科发展]深冷轧制制备高性能金属材料研究进展

相对于传统热轧、温轧、冷轧，深冷轧制是一项变革性技术，它利用某些金属材料在深冷情况下具有优异的塑性变形能力以及深冷环境阻碍塑性变形过程中位错运动和再结晶行为，促使材料晶粒细化，材料具有更高的强度与韧性。系统地介绍了近年来深冷轧制制备高性能金属材料的研究进展，包括深冷轧制在铝合金、铜合金、钛合金、复合层状金属带材中的应用。对深冷轧制制备高性能金属材料的研究进行了展望。     

超声功率对2219-T351铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊和不同功率的超声辅助搅拌摩擦焊对2219-T351铝合金进行焊接试验，测量焊接温度和焊接压力，对焊接接头的微观组织、显微硬度和力学性能进行分析，研究了加入不同超声功率后焊缝的组织性能和材料流动性. 结果表明，超声能降低焊接温度，随着超声功率增加减小的幅度越大. 加入了超声后，焊缝微观组织更加均匀，底部材料的流动情况得到改善，焊缝区有更多的强化相残留，焊接接头的显微硬度、抗拉强度及断后伸长率在加入超声后均有提高，在加入2.25 kW的超声功率时达到最高，最高拉伸强度为331 MPa，可达到母材的80%左右.     

影响铝合金疲劳性能的内因及其机制

综合分析了国内外关于铝合金疲劳性能方面的研究成果,介绍了疲劳破坏过程及其机制,详细描述了影响铝合金构件疲劳性能的内因及其影响规律,影响铝合金构件疲劳性能的内因主要包括冶金缺陷、第二相粒子、晶界、晶粒尺寸和晶粒取向等,同时介绍了有利于提高铝合金自身疲劳性能的固溶和时效工艺改进方向。     

超高频脉冲电流作用下纳米Al2O3颗粒对Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的影响

目的 进一步提高Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的耐腐蚀性能。方法 采用超高频微弧氧化技术在含有Al2O3纳米颗粒的溶液中制备了微弧氧化涂层。利用扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对微弧氧化涂层的表面形貌、截面形貌、成分和晶体结构进行分析。利用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐腐蚀性能。结果 频率由0.5 kHz提升至20 kHz后,涂层表面放电孔洞面积由0.07~24.4 μm²降低至0.08~6.3 μm²,涂层的孔隙率由6.47%减小至3.35%。Al2O3纳米颗粒的添加使超高频涂层表面形成大量自封闭孔洞结构,进而进一步降低了涂层表面的孔径面积(0.1~ 4.63 μm²)和孔隙率(0.97%)。极化试验表明,提高频率至20 kHz,涂层的自腐蚀电流密度由4.7×10^‒6 A/cm²降低至4.7×10^‒7 A/cm² ,添加 Al2O3纳米颗粒,涂层的自腐蚀电流密度进一步降低至1.7×10^‒7 A/cm²,表明其耐蚀性能显著提高。阻抗谱显示,20 kHz-Al涂层具有最大的阻抗,说明该工艺可有效提高微弧氧化涂层的耐蚀性能。 结论 超高频可有效降低放电孔洞尺寸,提高微弧氧化涂层的致密性,改善涂层的耐腐蚀性能。超高频与Al2O3纳米粒子的协同作用使涂层表面形成自封闭孔洞结构,进一步提高微弧氧化涂层的致密性和耐腐蚀性能。     

焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

文中研究了转速和热输入特征值WP一定两种条件下焊接速度对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头力学性能的影响. 结果表明,转速一定时,接头抗拉强度随焊接速度的增加呈先增大后减小的趋势;热输入特征值WP一定时,随着焊接速度的增加,接头的抗拉强度持续减小;接头呈现出三种断裂方式,分别为发生于热影响区的Ⅰ型断裂、发生于焊核区的Ⅱ型断裂和发生于热力影响区的Ⅲ型断裂;Ⅰ型断裂和Ⅱ型断裂为韧性断裂;Ⅲ型断裂为包含韧性断裂和脆性断裂的混合型断裂;接头拉伸断裂位置并非总出现在硬度最低处;焊接速度小于1 000 mm/min时,WP ≤ 1有利于提高接头力学性能,而焊接速度大于1 000 mm/min时,WP > 1更有利于提高接头力学性能.     

2250mm薄壁封头外环约束无模旋压的壁厚精度

针对薄壁封头在传统中心约束旋压过程中出现的壁厚不均匀性问题,构建了2250mm大型薄壁封头外环约束无模旋压的1∶1三维有限元模型。研究了进给率和旋轮圆角半径对旋压件的壁厚精度影响规律。研究表明,在第一道次剪切旋压中,小的进给率和圆角半径对目标构件的壁厚精度有利,在后续扩径旋压中,进给率和圆角半径越大,壁厚均匀性越好。同时,采用通过模拟仿真得到的最优工艺参数,在外环约束无模旋压平台上成功旋制出了2250mm大型薄壁封头构件。采用超声波测厚仪测量成形件沿母线方向的壁厚,其壁厚波动规律与仿真结果基本一致,且壁厚均匀性良好。     

不同温度中间退火对6016铝合金板材组织、织构和力学性能的影响

通过室温拉伸试验,OM、SEM、TEM观察以及XRD检测手段研究了不同温度中间退火对6016铝合金板材组织、织构和力学性能的影响。结果表明:不同温度中间退火的6016铝合金板材在T4P态与T8X态下的屈服强度、抗拉强度以及伸长率变化不大;经过450℃/1 h中间退火的板材在T4P态下的各向异性最小,成形性最好。同时,中间退火温度越高,Al FeSi相与β"强化相越弥散细小。不同温度的中间退火导致板材在T4P态下织构组分发生变化,板材均含有大量的立方织构和旋转立方织构,但经450℃/1 h是间退火的板材同时还含有较多的高斯织构和P织构,其中P织构与旋转立方织构有利于提升板材的成形性。     

初始残余应力对铝合金T形构件加工变形的影响

铝合金T形构件广泛应用于航空领域,坯件内初始残余应力导致的T形构件加工变形状态决定其使用性能和服役寿命。通过有限元法建立T形构件的三维切削加工有限元模型,研究坯件内部初始残余应力对T形构件加工变形的影响,并通过铣削加工实验对仿真结果进行验证。结果表明:坯件内初始残余应力引起T形构件的变形主要表现为T形构件底部的曲翘变形,且沿着底部四个角的延伸方向,变形逐渐增大,且这一变化规律不受T形件侧壁厚的影响;壁厚较薄的T形构件底部的变形主要由坯件底部保留区内的初始残余应力决定,坯件其它区域的初始残余应力对变形的贡献极小;坯件底部保留区内不同分布状态的初始残余应力会使壁厚较薄的T形构件产生不同的变形状态。     

外设凸块法下2A12RFSSW接头微观组织和断裂分析

采用外设6061凸块法对2 mm厚的2A12铝合金板进行回填式搅拌摩擦点焊试验,对点焊接头的宏观形貌、微观组织、硬度分布和断裂行为进行分析。结果表明:接头区大致可分为2A12母材区、热影响区、热机影响区和搅拌区,搅拌区又分为2A12搅拌区和6061搅拌区,2A12搅拌区和6061搅拌区材料发生充分的塑性流动,原子扩散作用较强,形成致密的冶金结合,挤压区底部存在50μm宽的纯铝带。接头断裂模式为剪切-塞型断裂,裂纹沿着挤压区底部纯铝带扩展,剪切载荷均值为9.7 kN。