Si含量对Al-Mn-Mg合金激光焊接性能的影响

研究Al-Mn-Mg铝合金板材的Si含量（0．1％～0．5％,质量分数）对其脉冲激光焊接性能的影响。试验材料为实验室制备的0．45mm厚的H16态板材。激光焊接试验后发现,当Si含量低于0．34％时,焊池里没有产生裂纹;但是,当Si含量增加到0．47％时,焊池里有裂纹产生。微观组织观察表明,当Si含量低的时候,晶界上残留的共晶相呈不连续的点状分布：当Si含量高的时候,晶界上残留的共晶相变成连续分布。这种现象可以解释增加Si含量对激光焊接性能产生的不利影响。     

立方织构对新型Al-Mg-Si-Zn合金面内各向异性的影响

报道了一种工厂试制的新型车身用Al-Mg-Si-Zn板材,该板材表现出强烈的面内各向异性(Δr=0. 39),X射线衍射分析显示这种各向异性源于成品板内强烈的立方织构。通过跟踪观察从工厂试制热轧板到成品板各阶段的织构演变,明确了导致成品板立方织构强烈的原因。研究发现,工业试制热轧板中已经存在一定量的立方织构。在后续冷轧、中间退火、最终冷轧与固溶处理过程中,热轧过程中已存在的立方织构的强度呈现波形变化,尤其是在中间退火过程显著增强。采用相同的热轧后续工艺,实验室制备的Al-Mg-Si-Zn板材展现了与工业试制板材相近的织构演变规律。实验室制备板材显示,在不改变热轧板与成品板厚度的前提下,最终冷轧率的改变(60%～80%)难以改善板材的面内各向异性。     

焊接速度对厚板5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

对厚度12 mm的5083铝合金板材进行搅拌摩擦焊对接试验,在旋转速度为600 r/min的条件下,对比研究焊接速度为100 mm/min和300 mm/min时的对接接头的宏观形貌及微观组织、力学性能、断裂形式的差异。结果表明,当焊速为100 mm/min时,洋葱环间距较小,焊接接头内无明显缺陷,力学性能接近母材,能获得质量较高的焊接接头,断裂位置发生在热影响区,模式为韧性断裂;当焊速为300 mm/min时,洋葱环间距较大,接头根部出现未焊合缺陷,严重降低接头力学性能,断裂位置发生在焊核区,断裂模式为韧-脆性混合断裂。     

汽车用5754铝合金板材搅拌摩擦焊工艺研究

对3 mm厚汽车用5754铝合金板材的搅拌摩擦焊(FSW)工艺进行系统研究,研究了焊接速度、轴肩直径和搅拌针长度等工艺参数对搅拌摩擦焊接头(对接和搭接)微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着焊接速度的提高, 5754铝合金FSW对接接头的焊核区和轴肩区的面积逐渐减小,而搅拌针区面积先增大后减小。当焊接速度为300 mm/min时, 5754铝合金FSW对接接头的强度系数达到0.975,这是因为轴肩区和搅拌针区面积相近(面积比例为0.97),增大了焊核区和热影响区界面面积。随着5754铝合金FSW搭接搅拌针长度的增加,上下板材接触面积逐渐增大,最大拉力和抗剪强度呈先降低而后提高的趋势。研究结果表明,当上板为前进侧焊接时,焊缝中产生严重隧道缺陷,最大拉力显著减小;轴肩直径由10 mm增加到12 mm时,搭接接头中轴肩区和搅拌针区的面积相近,此时微观组织中没有隧道缺陷,接头的最大拉力和抗剪强度较高。     

555℃均匀化时间对Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金显微组织和性能的影响

本文以Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金为研究对象,研究了555℃均匀化工艺中不同保温时间下合金显微组织和性能的变化规律。研究表明,对合金在555℃条件下进行均匀化热处理,随着均匀化保温时间的延长,合金中的Q-AlCuMgSi相及Mg₂Si相逐渐回溶至基体中,AlFeMnSi相逐渐断续化,电导率减小、硬度增加;当保温时间超过16 h后,电导率和硬度数值变化较小,说明Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金适宜的均匀化工艺为555℃×16 h,此时合金的电导率为25.1 MS/m,实验合金的硬度为69 HV0.1,该制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。     

时效工艺对2519A铝合金力学性能及抗应力腐蚀开裂性能的影响

通过常温拉伸实验、慢应变拉伸应力腐蚀实验、极化曲线测试及透射电镜等研究了不同时效工艺对2519A合金的力学性能和抗应力腐蚀开裂性能的影响。结果表明:与传统的2519A-T87合金相比,再时效时间为19 h的2519A-T9I7合金同时具有优异的力学性能和良好的抗应力腐蚀开裂性能。这是由于2519A-T9I7合金在T9I6态的基础上延长了再时效时间,使晶界析出相聚集球化,相间距增加,破坏了腐蚀通路,提高了抗应力腐蚀开裂性能。     

时效时间对AA6014铝合金板材力学性能及晶间腐蚀性能的影响

采用显微硬度仪、拉伸试验和晶间腐蚀浸泡试验等研究了185℃时效时间对6014-T4P铝合金板材硬度、力学性能和晶间腐蚀敏感性的影响，采用透射电镜观察了合金晶内和晶界析出相形貌，以阐明晶间腐蚀机理。结果表明：随着时效时间的增加，合金的硬度及抗拉强度呈先升高后保持稳定最终有所下降的变化规律，断后伸长率逐渐下降。合金的晶间腐蚀敏感性呈先升高后降低的趋势，在时效时间为500 min时电位最负、晶间腐蚀敏感性最高。随着时效时间的延长，合金的腐蚀类型由最初的点蚀转变为连续晶间腐蚀最终变为局部斑状腐蚀，这与晶界析出相的形貌及无沉淀析出带(PFZ)的宽度紧密相关。     

稀土元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响

研究了Sc,Zr元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响。建立了MIG电弧二维数值分析模型,模拟出电弧温度场的分布情况,电弧最高温度超过20 000 K,且温度分布存在较大的温度梯度,说明高温电弧对合金有益元素有一定的烧损作用。采用合金元素不同的焊丝ER5356,ER5B06和ER5B71作为填充材料,对2 mm厚新型Al-Mg合金进行MIG焊接试验,研究高Mg焊丝添加不同稀土元素对焊接性能及组织的影响。结果表明,使用3种焊丝均可获得性能优良的焊接接头,使用ER5B06焊丝的接头力学性能得到一定提升,但焊缝晶粒细化效果不明显;使用复合添加Sc,Zr微量元素的ER5B71焊丝,接头晶粒能够有效细化,力学性能进一步得到提升。3种焊丝中,采用ER5B71焊丝的焊接接头强度最高,焊接系数为83%,焊接接头中起到细化晶粒作用的析出相以Al3(Sc,Zr)为主。同时,无论采用哪种焊丝,焊接热影响区未发生明细的晶粒粗化,说明在母材中加入一定的Sc,Zr微量元素,可提升合金材料抗软化能力,有效抑制热影响区再结晶行为。 创新点： 采用电弧物理数值模拟和进行试验结合的方法,进行研究论证,使研究内容充实,有理论深度,更具说服力;选择具有稀土元素的铝合金和焊丝作为研究对象,对新材料及焊材的研发具有一定指导意义。     

工艺参数对5754铝合金搅拌摩擦焊搭接接头剪切性能的影响

在旋转速度800 r/min和焊接速度300 mm/min条件下,对3 mm厚的5754铝合金板材进行搅拌摩擦焊搭接试验,研究了工艺参数(搅拌针长度、轴肩尺寸和上板承力位置)对搭接接头拉伸性能的影响规律。结果表明,搅拌针长度由3.2 mm增加到5 mm时,可以消除AS侧的隧道缺陷,但Hook缺陷依然存在于RS侧;当上板前进侧承力时,产生较大面积的隧道缺陷;当轴肩尺寸由12 mm增大到16 mm时,隧道缺陷消除,但是在AS和RS侧均存在Hook缺陷。5754铝合金FSW搭接接头的最大拉力和抗剪强度受隧道缺陷和Hook缺陷影响显著,当搅拌针长度5.0 mm或轴肩尺寸16 mm时,搭接接头的微观组织中没有隧道缺陷,并且Hook缺陷尺寸较小,5754铝合金搅拌摩擦焊接头的最大拉力较大,抗剪强度较高。     

一种孤立性铝箔针孔的特征及其形成机制

为减少生产过程中典型孤立形态针孔的形成,通过光学显微镜、扫描电镜等测试手段对铝箔中孤立类针孔的微观形貌进行观察,并对其形成机制进行探讨,采用光学显微镜标尺统计法测量油坑面积,利用Ansys有限元进行模拟分析。结果表明:孤立性针孔四周围绕着凹陷,铝箔光面分布着小的油坑,粗糙面分布着小的凹坑, 此类针孔在初次轧制道次后有一定的方向性,其长度方向和铝箔轧制走向一致,此类孤立性针孔不存在外来杂质;轧制过程中,在油坑底部分布着最大等效应力;在双向轧制张力作用下,光面油坑和毛面凹坑相连的部位强度最为薄弱,此处铝箔最容易被撕裂,导致铝箔的连续性遭到破坏,形成了此类孤立性针孔;针孔面积比随着轧制道次的增加逐渐减小,随着轧制速度的增大而增大。因此,在生产过程中可通过适当减少毛面粗糙度、控制光面轧制油坑比率等有效措施控制针孔形成。