航空铝合金7075-T651高速铣削锯齿形切屑的形成机理研究

目的分析航空铝合金高速铣削锯齿形切屑的形成过程及机理,为提高工件表面质量、延长刀具使用寿命提供理论依据。方法考虑航空铝合金在高速铣削过程中铣削厚度变化的特点,选用合理的本构模型及材料断裂准则,将三维铣削简化为二维变厚度的正交切削热力耦合有限元模型,对锯齿形切屑的形成过程进行有限元模拟,并经铣削试验验证有限元模型的准确性。结果在2～16 m/s的切削速度范围内,铣削力、切削温度、锯齿形切屑形貌均得到了准确的仿真。随着切削速度的增加,切屑厚度、切屑连续部分高度和剪切带间距都有减小的趋势,相反,剪切角随切削速度的增加而增大。切削速度为16m/s时,锯齿形切屑在切屑厚度较大的一侧出现,并随着切屑厚度减小而逐渐消失,变为均匀带状切屑,准确仿真了切削厚度变化下锯齿形切屑形貌。结论提出考虑剪切带宽度变化的三阶段锯齿形切屑形成模型,通过剪切带内外的应变、应变率和温度的变化分析了绝热剪切过程,并使用分割强度比参数量化锯齿形切屑应变程度,控制锯齿形切屑形态。     

6082-T651铝合金厚板拉伸断裂原因分析

介绍了6082铝合金厚板拉伸断裂的组织特征，分析了其形成的原因。提出合理分配道次压下量，保证均匀化、热轧加热温度、保温时间充分和提高铸锭内部质量等措施，可减少拉伸断裂。     

焊后热处理工艺和背部二次焊接对搅拌摩擦焊接7075-T651铝合金性能的影响

对8 mm厚7075-T651铝合金轧制板进行了搅拌摩擦焊接,重点研究了焊后热处理工艺和背部二次焊接对接头性能的影响.结果表明,焊接态接头致密没有缺陷,接头强度约为母材的71%.T6热处理后,焊核区出现由锯齿形裂纹和微孔组成的"S"线.随着固溶温度升高,"S"线愈加明显,并伴有晶粒异常长大现象.T6热处理后,接头硬度恢复到母材水平,但强度和延伸率显著下降,这是由于裂纹沿"S"线产生和扩展所致.在焊态样品背面进行二次焊接,可明显改善接头的力学性能.     

Experiments and Simulations on Tensile Properties and Fracture Toughness of 7050-T7451 Aluminum Alloy Hole Specimens

针对飞机用7050高强铝合金含孔板件进行拉伸性能与断裂韧性的模拟分析与实验研究,并基于裂纹尖端塑性钝化能将常见拉伸性能与平面断裂韧性联系起来,在常规拉伸性能参数的基础上,定量计算出了含孔连接板的断裂韧性值,通过引入与试样几何形状、孔型大小有关的Z参数,表征了含孔构件断裂失效过程中的平面应力和平面应变分布状态与组成比例.研究表明:(1)Z参数联系了材料断裂韧性与构件断裂韧性,反映了含孔构件的几何形状与开孔大小对构件断裂韧性值的影响;(2)含孔拉伸试样的断裂韧性敏感于开孔在垂直于拉伸方向上的尺寸,并随该尺寸的增加而降低;(3)含孔拉伸试样的屈服应力,强度极限等强度指标主要受开孔沿垂直于拉伸方向的尺寸影响,而几乎与开孔在拉伸方向上的尺寸变化无关,但含孔拉伸试样的延伸率则正好与此相反.     

深冷处理对7075-T6铝合金高速切削亚表层微细观演变及腐蚀机理的影响研究

目的 探究切削速度对经深冷处理和未经深冷处理的7075-T6铝合金微观组织演变机理和耐腐性的影响。方法 选取经深冷处理(T6-C)和未经深冷处理(T6)的7075-T6铝合金进行切削加工,并在3.5%(质量分数)NaCl溶液中进行电化学腐蚀实验。通过透射电镜(TEM)、HRTEM、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学分析,对微观组织演变、表面形貌和耐腐蚀性能进行研究。结果 在相同的切削参数下,相较于T6铝合金,T6-C铝合金表现出更小的晶粒尺寸,铝基体中存在更多的析出相——η相MgZn2,且位错密度以及析出相密度更大,无析出晶界带为断续分布。深冷处理和增大切削速度都显著提高了7075-T6铝合金的耐腐蚀性能,且腐蚀形貌存在显著的龟裂现象。通过电化学分析得知,当切削速度为1 500 m/min时,与未深冷处理相比,深冷处理后的7075-T6铝合金的电流密度减小了3.24×10⁻⁶ A/cm²,极化电阻增大了1.68×10⁵ Ω.cm²,在该参数下表现出较好的耐腐蚀性能。与此同时,随着切削速度的增大,容抗弧半径呈增大的变化趋势,且相较于T6铝合金,T6-C铝合金具有更大的容抗弧半径。结论 深冷处理可以有效细化7075-T6铝合金的晶粒结构,进而强化位错密度,从而显著提升该合金的耐腐蚀性能。     

Microstructure,Tensile Properties and Work Hardening Behavior of an Extruded Mg–Zn–Ca–Mn Magnesium Alloy

A new Mg-2.2 wt% Zn alloy containing 1.8 wt% Ca and 0.5 wt% Mn has been developed and subjected to extrusion under different extrusion parameters.The finest(～0.48 μm) recrystallized grain structures,containing both nano-sized MgZn_2 precipitates and α-Mn nanoparticles,were obtained in the alloy extruded at 270℃/0.01 mm s~(-1).In this alloy,the deformed coarse-grain region possessed a much stronger texture intensity(～32.49 mud) relative to the recrystallized fine-grain region(～13.99 mud).A positive work hardening rate in the third stage of work hardening curve was also evident in the alloy extruded at 270℃,which was related to the sharp basal texture and which provided insufficient active slip systems.The high work hardening rate in the fourth stage contributed to the high ductility extruded at 270℃/1 mm s~(-1).This alloy exhibited a weak texture,and the examination of fracture surface revealed highly dimpled surfaces.The optimum tensile strength was achieved in the alloy extruded at 270℃/0.01 mm s~(-1),and the yield strength,ultimate tensile strength and elongation to failure were～364.1 MPa,～394.5 MPa and～7.2%,respectively.Fine grain strengthening from the recrystallized fine-grain region played the greatest role in the strength increment of this alloy compared with Orowan strengthening and dislocation strengthening in the deformed coarse-grain regions.     

7075-T651铝合金铣削参数与刀具几何参数的多目标同步优化方法

目的 降低铣削力和铣削热,以减小7075-T651铝合金工件的加工变形,并提高金属去除率。方法 提出一种面向2类参数（铣削参数和刀具几何参数：转速、进给量、径向切深、轴向切深、前角、后角）旨在实现多个目标（铣削力、铣削温度和金属去除率）同步优化的方法。基于偏最小二乘法回归模型和7075-T651铝合金工件铣削有限元仿真模型,建立关于2类参数的铣削力、铣削温度及金属去除率的函数关系,并采用8种典型多目标优化算法进行求解。结果 通过Pareto前沿曲面的可视化和HV性能指标,筛选出适合解决本文问题的优化求解算法,获得的部分铣削参数,转速为5 966.30 r/min,进给量为0.08 mm/z,径向切深为4.53 mm,轴向切深为4.99 mm。刀具几何参数分别为前角17.95°、后角2.00°,此时对应的铣削力为232.12 N、铣削温度为22.56℃、金属去除率为33.08 mm3/min。结论 上述优化结果可实现较低铣削力和铣削温度以及较高金属去除率等综合控制目标,对7075-T651铝合金工件铣削加工时降低工件变形量和提高加工效率等方面具有实际应用价值。     

2A14-T4铝合金T形接头静轴肩搅拌摩擦焊组织结构与力学性能

采用静轴肩搅拌摩擦焊接法（SSFSW）在不同的焊接速度下制备了2A14-T4铝合金T形接头。在优化的焊接工艺参数下,可以得到光滑的T形接头焊缝表面。结果表明：焊接熔核区（WNZ）的显微组织为完全动态再结晶产生的细小等轴晶,第2次焊核区（WNZ2）的平均晶粒尺寸最大,焊接重合区（WNOZ）次之,第1次焊核区（WNZ1）的平均晶粒尺寸最小。WNZ的再结晶机制主要是几何动态再结晶,并伴有部分连续动态再结晶。WNZ1和WNZ2织构类型为弱{111}<110>,而WNOZ经过2次搅拌后织构类型为弱{100}<001>。热机械影响区（TMAZ）发生塑性变形,而热影响区（HAZ）只受到焊接热循环作用,不发生塑性变形和晶粒的动态再结晶。WNZ的硬度较高,硬度最低的区域位于靠近TMAZ的HAZ。随着焊接速度的增加,接头抗拉伸强度先增大后减小。底板和加强板的主要断裂形式是脆性/韧性混合断裂。     

Influence of Processing Parameters on Microstructural Evolution and Tensile Properties for 7075 Al Alloy Prepared by an ECAPBased SIMA Process

A modified strain-induced melt activation(SIMA) process consisting of homogenization, equal-channel angular pressing(ECAP) and subsequent heating to the semisolid temperatures was introduced to prepare the 7075 aluminum alloy with superior thixotropic behaviors. The effects of both the homogenization and the number of ECAP passes, as well as the isothermal temperatures on the microstructural evolution, were investigated. The results indicate that ideal microstructure wherein fine and globular solid grains surrounded by uniform liquid films can be achieved through ECAP deformation–recrystallization mechanism. Increasing the number of ECAP passes accelerates the recrystallization of strained grains,thus reducing the average grain size and improving the grain sphericity. Moreover, higher holding temperatures and prolonged soaking time can improve the growth of the solid grains. Two main coarsening mechanisms, viz. coalescence and Ostwald ripening, contribute to the growth of the solid grains simultaneously and independently. The tensile strength of the 7075 alloys after four-pass ECAP-based SIMA and T6 heat treatment is relatively lower than the as-received billet,while the elongation of SIMA processed samples is much higher than that of as-received ones. Increasing the number of ECAP passes improves the tensile strength for alloys with and without T6 treatment due to the fine grain strengthening mechanism.     

搅拌针形状对6082-T6铝合金静轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用4种形状的搅拌针对3 mm厚的6082-T6铝合金板进行静轴肩搅拌摩擦焊焊接(SSFSW),研究了不同形状搅拌针焊接接头的宏观形貌、微观形貌及力学性能,以及搅拌针的产热。结果表明,三角形搅拌针与四边形搅拌针产热较低,动静体积比较大,接头处塑性金属流动性强,焊接过程中焊缝顶部与底部温差较小,可以形成无缺陷的SSFSW接头;XRD分析表明,焊核区无新的物相产生,三角形搅拌针焊接接头焊核区微晶尺寸最小;各接头的硬度均呈“U”形分布,最低点位于后退侧热机影响区与焊核区交界处,三角形搅拌针接头的硬度整体略高;三角形搅拌针焊接接头的抗拉强度与断后伸长率最高,分别为202.9 MPa和3.8%;拉伸断口形貌分析表明,所有接头均为韧性断裂。