铝-铜层状复合材料热辅助超声波増材制造方法

为实现铝铜层状复合材料的优质固相増材制造,克服现有超声波功率器件和设备输出功率的限制,提出具有辅助热场的大功率超声波増材制造装备及方法,并分析热场对铝铜界面结合性能的影响。在不同辅热温度下使用T2铜箔和1060铝箔进行了多层叠加固结试验,对Al/Cu和Cu/Al两种界面形式进行了研究,剥离试验和断口形貌分析表明Cu/Al界面形式具有更高的剥离强度。采用SEM和EDS方法,分析了不同加热温度和压力下的铝-铜界面组织特征,结合金相分析和力学性能测试结果表明：Al/Cu界面力学强度随辅助加热温度的上升而提高,并在加热温度为100℃时铝铜界面在超声波作用下可以形成有效的固相连接接头,且最大力学强度达到26.23 N/mm,Al/Cu和Cu/Al两种焊接形式下界面处元素扩散层宽度均可达到4～6 μm;界面断口呈现准解理断裂的撕裂棱形貌特征。铝-铜复合材料超声増材制造过程中,辅助热场方式可明显提高铝-铜复合材料的加工质量和效率。     

高应变速率多向锻造Mg-8Gd-1Er-0.5Zr合金的微观组织、织构及力学性能

以固溶态Mg-8Gd-1Er-0.5Zr(质量分数,％)合金为对象,研究了在高应变速率多向锻造过程中合金微观组织及织构的演变规律,并探讨了高应变速率多向锻造对合金力学性能的影响机制.结果表明,变形初期,合金晶粒内部的大部分{101ˉ2}拉伸孪晶被激发,随着累积应变(ΣΔε)的增加,孪晶面积分数降低,再结晶面积分数增高,再结晶机制以连续动态再结晶为主,同时伴有不连续动态再结晶和孪生诱导再结晶.合金晶粒细化分为2个阶段:当ΣΔε<1.32时,为孪晶破碎机制,晶粒尺寸由初始态的33.0μm细化至13.1μm;当ΣΔε≥1.32时,为动态再结晶细化机制,晶粒尺寸进一步细化至4.2μm.合金织构随ΣΔε增加由基面织构转变为双峰织构,且织构强度增加.ΣΔε=0.66时,多向锻造Mg-8Gd-1Er-0.5Zr合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到295 MPa、252 MPa和13.8％,比固溶态分别提高了80％、157％和13.1％.     

国家标准《镁合金汽车车轮铸件》解读

1 标准概况 镁合金作为一种新型金属材料,已被广泛应用于汽车、计算机、通讯及航空航天等众多领域,许多国家将之视为21世纪的重要战略物资.随着我国国民经济的快速发展,汽车消费正逐渐成为大众消费,其自身的安全性、环保性对公众生活的影响也日趋深入.镁合金车轮以其特有的轻量化以及良好的散热性等优点,近年来逐步开始在汽车上应用,作为汽车零部件中重要的安全件之一,镁合金车轮在力学性能、内部质量及试验方法等方面一直没有国家标准,这对我国镁合金车轮行业今后的发展形成一定的制约.     

基于FEA的车轮结构形状优化设计

为了更好地指导车轮结构设计,采用UG三维造型软件建立3种常见轮辐结构的车轮模型,并采用有限元分析方法对几种车轮模型在冲击试验和弯曲试验中的应力分布及强度性能进行了分析,对冲击试验利用响应分析模块进行分析,对弯曲试验进行旋转弯矩下的分析.比较3种结构的分析结果,从应力分布及应力集中强度等方面,分析讨论了车轮轮辐结构的设计原则与方向,得出直辐条背面有掏料的车轮结构更适合承受弯曲载荷,以及曲辐条车轮结构更适合承受冲击栽荷的结论.     

汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究

针对车轮动态弯曲疲劳试验, 对车轮结构在三种作用力( 螺栓预紧力、离心力和试验弯矩)下的应力分布情况,分别进行有限元分析,可以有效反映离心力对车轮结构应力分布的影响,以及动态弯矩作用下车轮结构的危险点和应力分布的变化情况.结构危险点的计算应力反映该处的应力集中程度.进行螺栓孔变形试验,验证螺栓预紧力作用下螺栓孔变形量的有限元计算结果.对车轮结构危险点进行静态和旋转一周的实验应力分析,验证动态弯矩有限元分析结果.分析表明,采用材料线性有限元分析并不能有效模拟螺栓孔变形量,离心力对车轮结构应力分布影响不大,可以忽略,动态弯曲疲劳试验中,车轮结构各点承受的是非对称应力循环,弯曲试验的动态弯矩有限元分析能较好地模拟出车轮结构的应力水平,给后续的疲劳寿命分析提供更可靠的依据.     

集成铸造数值模拟的车轮疲劳分析

弯曲疲劳寿命是汽车车轮重要的性能指标,目前其预测方法仍局限于传统的名义应力法或局部应力应变法,没有考虑微观组织和铸造缺陷对疲劳寿命的影响,预测铝合金车轮在低应力水平下的高周疲劳寿命时与实际情况存在相当差距。基于小裂纹扩展理论,建立低压铸造铝合金A356-T6车轮的以二次枝晶臂间距、针孔尺寸为参数的疲劳寿命预测模型。实现铸造模拟、有限元分析与疲劳分析的集成,初步建立起综合铸造过程、铸造缺陷以及相关下游制造工艺对车轮力学性能影响的平台。以某型车轮为例,采用该方法预测其弯曲疲劳寿命,试验验证预测结果比Simth-Waston-Topper方法更为准确。     

原位TiB2增强铝基复合材料的时效行为及性能演变

通过对比原位TiB₂颗粒增强铝基复合材料和基体合金的时效行为,研究了TiB₂颗粒对时效行为的影响以及颗粒促进时效沉淀的机制。此外,还研究了时效过程中TiB₂/Al-4.5Cu复合材料和基体合金的拉伸性能和硬度的变化。结果表明,TiB₂颗粒加速了复合材料的时效过程,同时TiB₂颗粒附近的高密度位错导致了Al₂Cu相的不均匀析出。相较于基体合金,TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的峰时效时间由20 h缩短至8 h。复合材料力学性能随时效时间的变化可以分为2个阶段,这与Al₂Cu析出相的变化具有良好的一致性。复合材料的屈服强度比时效前提高了24%,比时效的基体合金提高了82%。     

Mg-xGd-1Er-0.5Zr合金热裂敏感性研究EI北大核心CSCD

本文基于Clyne-Davies模型评价了Mg-xGd-1Er-0.5Zr(x=8.0、10.0、12.0,质量分数,%)合金的热裂敏感性,并利用“约束杆”铸造钢模实验方法验证了该合金的热裂倾向。结果表明基于Clyne-Davies模型得到的计算结果能有效预测Mg-xGd-1Er-0.5Zr合金热裂敏感性,且随着Gd含量的增加,合金的热裂敏感性下降。采用数据采集系统、电子显微镜及X射线衍射仪等手段,对铸件凝固曲线、微观组织和析出相进行了分析,发现随着Gd含量的增加,合金的热裂敏感性降低,其原因是凝固后期Mg_(5)(Gd,Er)共晶液相的增多有利于枝晶间裂纹的补缩。此外,共晶液相也会抑制α-Mg枝晶的形核长大,使合金的凝固温度区间减小,从而降低合金的热裂敏感性。对热裂断口进行分析后认为,断口出现的液膜以及晶间搭桥提高了晶间结合力,这是热裂敏感性降低的另一个重要原因。     

T2铜箔热辅助超声波增材制造工艺

利用5kW大功率超声波发生器配合双换能器推挽式滚焊压头进行T2铜箔的超声波增材制造,同时通过辅助加热装置提供外加热场优化焊接过程的热量分布,研究了不同加热温度和不同焊接压强下界面温度对超声波叠焊样品的显微组织、力学性能、断口形貌的影响。结果表明:超声波叠焊样品的固相结合强度在加热温度为100℃时最佳,为24.420N/mm,并随界面最高温度升高先增大后减小。焊接过程中界面金属发生了高频率的塑性变形,发生动态再结晶现象;连接界面处呈漩涡咬合状。剥离界面形貌分析表明良好结合区域的断裂形式均为准解理断裂。     

铝合金车轮弯曲试验疲劳寿命预测研究

弯曲疲劳试验是汽车车轮三项性能试验中失效频率较高的一项.文中建立弯曲试验的有限元模型,使用I-DEAS有限元分析软件进行静力分析,分别采用名义应力法和局部应力应变法, 结合Manson-Coffin、Simth-Waston-Topper损伤公式预测铝合金车轮弯曲试验的疲劳寿命.通过与某型16×6.5J车轮试验对比,证明Simth-Waston-Topper方法预测铝合金车轮弯曲疲劳寿命更接近试验寿命.