工具尺寸对铝-钢异种金属搅拌摩擦搭焊接头组织与性能的影响

铝合金与钢的异种连接是汽车轻量化制造的关键,然而采用传统的熔化焊工艺很难得到高质量焊缝。本文选用不同尺寸的焊接工具对1.2mm厚的5182铝合金和DP1180高强钢进行搅拌摩擦搭焊。微观组织分析表明,在转速为800r/min,焊接速度为50mm/min的参数条件下,采用两种尺寸的工具均可得到无缺陷的接头,且小尺寸工具条件下接头生成明显的"Hook"缺陷,采用大尺寸工具时"Hook"缺陷显著弱化,此时铝和钢的反应充分,堆垛层状结构更为明显。由于堆垛层状结构中金属间化合物的存在,界面附近硬度波动较大,最高硬度可达641HV,明显高于钢母材。采用小尺寸工具时,由于搭接面积较小,接头拉伸剪切性能较差,全部沿界面开裂;而采用大尺寸工具时,当铝合金位于前进侧的条件下接头性能优异,断裂于铝合金侧,最大剪切力高达3.42k N,表明对铝-钢异种金属进行搅拌摩擦搭接可获得高质量的焊接效果。     

SiC/2009Al复合材料的变形加工参数的优化仿真研究

对粉末冶金法制备的15%SiC (体积分数)/2009Al复合材料热变形参数的仿真优化方法进行了探讨。通过热压缩实验获得复合材料的动态真应力-真应变曲线,由此建立了最大应变量下应变速率敏感指数(m)分布图。在不同m值对应的变形参数下,对复合材料的热压缩过程进行有限元模拟,分析了热压缩样品的流变应力、应变、危险系数分布等,结合微观组织验证了以m作为评价复合材料加工参数依据的可靠性,并由此确定15%SiC/2009Al复合材料的最佳热变形参数所对应的变形温度和应变速率分别为500℃和0.01 s~(-1)。     

31％B4Cp/6061Al复合材料的热变形及加工图的研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机对粉末冶金法制备的31%B_4Cp/6061Al(体积分数)复合材料进行热压缩行为研究,实验温度和应变速率分别为375～525℃和0.001～10 s~(-1)。基于改进的动态材料模型(MDMM)建立了功率耗散率图和热加工图,确定了热加工的稳定区和失稳区,分析了热压缩过程中的微观组织变化。结果表明,31%B_4Cp/6061Al复合材料的变形温度和应变速率对流变应力的影响十分显著,流变应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加。确定了31%B_4Cp/6061Al复合材料的最优热加工参数所对应的变形温度和应变速率分别为480～525℃和0.01～0.04 s~(-1)。加工失稳区主要集中在低温高应变速率区域,并且该区域随应变的增大而增大。热压过程中应变、温度和应变速率对显微组织的变化都有显著影响,应变越大,则晶粒变形越严重,随着变形温度的升高或应变速率的降低,基体内动态再结晶晶粒尺寸明显增大。     

固溶处理对7B04-O铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能的影响

对航空用3 mm厚的带有包铝层的7B04-O铝合金板材进行搅拌摩擦焊接(Friction stir welding,FSW),研究固溶处理对搅拌摩擦焊接接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明,当转速为800 r/min、焊接速度为200 mm/min、焊接工具轴肩直径为12 mm时,可得到表面美观、致密无缺陷的搅拌摩擦焊接接头。焊核区发生动态再结晶,形成细小的等轴晶。经固溶处理后,焊核的上部及底部晶粒都发生了异常长大,而中部区域晶粒仍然为细小的等轴晶组织。焊态接头的拉伸试样断裂在母材位置,抗拉强度达到199 MPa,与退火态母材抗拉强度相当,断后伸长率达到12%。在新淬火状态下,接头的抗拉强度为310 MPa,为相同热处理母材的91.4%,断后伸长率为11.2%,试样断裂在焊核区,呈不完全的韧性断裂。     

高性能铝基复合材料的设计与加工技术

从铝基复合材料微观结构特征与性能关系角度,回顾了承载结构用典型铝基复合材料在体系设计、制备与成型加工研究方面的成果与进展,同时简要介绍了近期铝基复合材料为实现性能突破所开展的研究探索,最后根据铝基复合材料的发展历程与现有研究的特点对铝基复合材料今后的研究应用进行了展望。     

轧制工艺对7050铝合金显微组织和力学性能的影响

研究了轧制变形量和轧制温度对7050铝合金显微组织和力学性能的影响.当轧制变形量为30%时,轧制样品中大部分晶粒还基本保持铸态的枝晶形状;当变形量在70%以上时,铸态组织完全消失,并出现再结晶晶粒和亚晶组织.能谱结果表明,轧制样品中粗大的第二相为Al7Cu2Fe和Al2CuMg,AI7Cu2Fe相不溶于基体且呈链状分布,而Al2CuMg相部分溶于基体且呈球状分布.变形量为70%和90%样品的再结晶晶粒分数分别为1.25%和12.4%.变形量为70%样品的强度和硬度最高.当轧制温度为300℃时.时效后的样品中出现较多的再结晶晶粒;轧制温度升至430℃时,材料流变性变好.并且在轧制过程中更容易发生动态回复,使储存的变形能减少.再结晶晶粒明显减少,强度和硬度也达到最高.     

搅拌摩擦焊接参数对ZK60镁合金接头微观组织和力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊接方法对6 mm厚的挤压态ZK60镁合金板材进行焊接.在广泛的焊接参数(600-1200 r/min的旋转速率和50-200 mm/min的焊接速度)下,均得到了高质量的焊接接头.在焊接工具的搅拌和摩擦热的联合作用下,在焊核区形成了细小、均匀的再结晶晶粒,同时MgZn2粒子被破碎并大部分固溶入镁基体.对于ZK60镁合金,MgZn2粒子的弥散强化作用高于晶粒细化的作用,因而焊核区的硬度低于母材,拉伸时接头在焊核区发生断裂.在低热输入焊接参数(≤800 r/min)下,随焊接参数的变化,焊核区晶粒尺寸、焊接接头的抗拉和屈服强度及延伸率变化较小.在高热输入焊接参数(1200 r/min)下,焊核区晶粒明显变大,接头的抗拉和屈服强度略有下降.对焊接接头进行人工时效后,不同热输入条件下得到的焊接接头的强度和延伸率都有明显提高.     

SiC_w/6061A1复合材料的热挤压变形及其对组织、性能的影响

本文探讨了压力铸造法制备的SiC_w/6061Al复合材料的热挤压试验,并对挤压后材料的组织与性能进行了分析。结果表明,采用通常的设备和工艺对该复合材料进行二次加工是可行的,复合材料包覆铝挤压,可以降低挤压力并提高复合材料的利用率。挤压后复合材料的性能得到较大的改善。     

高能球磨结合粉末冶金法制备碳纳米管增强7055Al复合材料的微观组织和力学性能

采用高能球磨结合粉末冶金工艺制备了碳纳米管(CNT)含量(体积分数)分别为0、1%和3%的CNT/7055Al复合材料。采用OM、SEM、TEM以及拉伸实验等方法研究了CNT/7055Al复合材料的CNT分布、晶粒结构、近界面结构及力学性能,分析了复合材料的强化机制和各向异性。结果表明,CNT/7055Al复合材料为无CNT的粗晶区与富集CNT的超细晶区组成的双模态晶粒结构;CNT在Al基体的超细晶区中分散良好,CNT-Al界面干净清洁,界面反应产物少;3%CNT/7055Al复合材料沿挤压方向的抗拉强度达到816 MPa,但延伸率仅为0.5%。细晶强化和Orowan强化是CNT/7055Al复合材料主要的强化机制。由于CNT沿不同方向的增强效率不同以及粗晶条带组织的存在,复合材料表现出比基体合金更强烈的各向异性,在垂直挤压方向的拉伸性能要弱于沿挤压方向的拉伸性能。     

SiC晶须增强硬Al合金复合材料的界面析出及其对性能的影响

本文对粉末冶金法制备的SiC晶须增强2124Al和2024Al两种复合材料进行了拉伸试验和断口观察,TEM和HREM证实在SiC_w/2024Al界面处存在链状不连续分布的θ(Al_2Cu)沉淀相,这种沉淀相降低了复合材料的室温强化效果,并对其塑性产生不利的影响。