工业铝合金5182和6016的超塑性研究

研究了普通冷冲压成形的工业铝合金 5 182和 6 0 16的超塑性能。经超塑单向拉伸试验和自由胀形试验表明 ,铝合金 5 182在温度为 5 0 0℃ ,应变速率为 8 33× 10 - 3 s时 ,材料的伸长率达到 2 0 0 % ,应变速率敏感性指数m值达到0 2 4 ,具有一定的超塑性 ;而 6 0 16合金在 5 0 0℃时的伸长率为 89% ,应变速率敏感性指数m值为 0 13,超塑性较差     

5083铝合金最佳超塑性变形行为

采用最大m值法研究5083铝合金不同轧制方向的超塑性。在500℃～535℃温度范围内,得到其试样延伸率以及最佳变形温度为525℃,同时对比恒速度法、恒应变速率法在525℃的超塑性能。实验结果表明,5083铝合金轧制后,晶粒产生各向异性,导致不同轧制方向的延伸率有显著差异。在温度500℃、525℃和535℃下采用最大m值法拉伸,其纵向试样延伸率分别为264%、331%、317%,而横向试样延伸率则分别为98%、129%、119%,纵向试样延伸率显著大于横向试样延伸率。在温度525℃下,5083铝合金基于最大m值法的拉伸效果最好,其纵向试样最大延伸率为331%,拉伸时间为3846s;在相同温度下,用恒速度法、恒应变速率法拉伸,其纵向试样最大延伸率分别为316%、302%,而拉伸时间分别为9141s、12602s,最大m值法的延伸率略大于恒速度法、恒应变速率法的延伸率,但最大m值法的拉伸时间较恒速度法和恒应变速率法有大幅缩减。     

热处理对汽车车身用5182铝合金板性能的影响

采用Gleeble3800热模拟机对5182铝合金进行压缩变形试验,分析了该合金在变形温度350~480℃、应变速率0.001~1 s-1、工程变形量为66.6%条件下的流变应力变化规律。基于动态材料模型建立了5182铝合金的热变形本构方程和热加工图,确定了失稳区,得到5182铝合金热变形激活能Qdef=160.46 k J/mol;根据热加工图确定了最佳的热加工区间变形温度355~450℃,应变速率0.1~0.001 s-1。对安全区内热加工后5182铝合金组织的微观形貌进行了研究,为该合金的热加工工艺制定提供了依据。     

SPZ钛合金超塑性变形后的微观组织研究

研究了SPZ钛合金的超塑性变形及其变形前后的显微组织。研究结果表明,大塑性变形后,SPZ合金轧棒组织为利于超塑性的细小均匀的等轴组织。SPZ合金在740℃～800℃之间具有超塑性,在760℃,初始应变速率为1.11×10~(-3)s~(-1)时,合金的最大超塑延伸率可达2149％；应变速率为1.11×10.~(-2)s~(-1)时,超塑延伸率仍可达1380％。超塑性变形后的晶粒尺寸比变形前粗大,变形温度越高,晶粒长大程度越大。变形前合金的晶粒尺寸为0.89μm；应变速率为2.22×10~(-3)s~(-1)时,在740℃,760℃,780℃变形后晶粒尺寸分别为1.51μm,2.33μm,3.21μm。SPZ合金超塑性变形的微观机制足以晶界滑动为主,晶内变形以及位错蠕变起协调作用。合金超塑性变形与类流态的关系还有待深入研究。     

粉末高温合金超塑性研究

文章对FGH96合金的超塑性进行了研究,研究表明, HIP+HIF 态FGH96合金具有较好的超塑延性,在变形温度为1050℃初始应变速率为1.67×10-3s-1时,超塑延伸率达到825%.HIP+HIF态和HIP态 FGH96合金在相同实验条件下进行等温压缩变形时,HIP+HIF态FGH96合金流动应力明显降低.微观组织分析表明,合金在超塑变形过程发生了明显的动态再结晶,使HIP+HIF态FGH96合金在超塑变形过程获得了超塑变形所需要的稳定、等轴的细晶组织.文章研究结果为实现粉末高温合金盘件超塑性等温锻造奠定了基础.     

细晶1420铝锂合金超塑性能试验研究

文章以采用双级时效制度和转向轧制工艺制备的细晶1420铝锂合金为研究对象,通过恒应变速率超塑拉伸试验,研究了合金的单轴超塑拉伸性能。结果表明,在460℃~520℃温度条件下和1×10-4s-1~5×10-3s-1应变速率范围内,细晶1420铝锂合金表现出良好的超塑性,在温度460℃、应变速率1×10-4s-1条件下,延伸率达到650%。利用光学显微镜和透射电镜等检测手段,对超塑变形后材料的组织进行了观察和分析。     

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度420～540℃、应变速率0.001～1 s-1时,利用Gleeble-1500热模拟试验机采用圆柱体等温热压缩试验对6016铝合金热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响.结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率影响较小;温度为500℃、应变速率为0.001s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;拟合曲线与实验曲线能很好吻合.     

Fe_(78)Si_9B_(13)非晶合金的高温变形性能

通过高温拉伸及胀形实验,研究了Fe78Si9B13非晶合金的塑性变形性能。高温拉伸的温度范围为430℃~530℃,初始应变速率为1.67×10-4s-1~1.67×10-3s-1。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对高温变形后的微观组织进行了分析。高温拉伸的延伸率随温度的升高先增大后减小,450℃时达到最大;在450℃,初始应变速率为8.33×10-4s-1时延伸率为40%。在450℃胀形得到半径为5mm、高4mm的近半球试件,显示了Fe78Si9B13非晶合金具有良好的高温变形性能。高温塑性变形过程中伴随着非晶的晶化,使塑性流动应力增大,影响了Fe78Si9B13非晶合金的高温变形性能。     

工业硬铝LY12合金超塑性的研究

本文研究了工业硬铝LYl2合金的超塑预处理工艺,观察了其组织的变化,经处理后的合金可获得尺寸为10～5微米的细晶组织。系统测量了该合金在不同温度、不同应变速率条件下的延伸率及应变速率敏感性指数m。在温度为485℃、起始应变速率ε_0为4.17×10~(-4)秒~(-1)的最佳超塑变形条件下,LY12合金可获得最大延伸率为480%、m 值为0.65、而流动应力则小于0.35公斤/毫米~2(3.43兆帕)。本文还研究了LY12合金的超塑变形机制,从不同变形机制对总变形量贡献的检验结果表明,其超塑变形的主要变形机制为晶界滑移。文中简要讨论了LY12超塑性提高的原因。     

预应变对铝合金板冲裁断面质量的影响

设计了9组不同工艺参数的冲裁试验,以研究冲裁间隙和冲裁角度对铝合金板冲裁断面质量的影响。随着冲裁间隙的增加,对断面质量起决定作用的光亮带比例逐渐减小,冲裁角度为10°时,光亮带比例相对较高。进而设计了不同大小和方向的单向拉伸和双向等拉预应变,通过试验研究预应变对铝合金板冲裁断面质量的影响。结果显示:预应变对断面轮廓影响不大,但使光亮带比例明显降低,且对AA5182光亮带比例的影响大于AA6016;在单向拉伸预应变方向为90°、大小为5%时,光亮带比例下降值达到最大,其中AA5182为17.51%,AA6016为8.76%;预应变方向对光亮带比例影响较小,为1%;双向等拉预应变使AA5182和AA6016材料的光亮带比例下降值均大于单向拉伸预应变,分别为18.27%和16.74%。     

工业铝合金汽车覆盖件的超塑成形研究

采用工业铝合金 5 1 82就一款汽车上的前挡泥板零件进行了超塑成形的试验研究。根据零件的形状特点确定使用超塑气压胀形工艺 ,并进行了模具型腔曲面设计和模具结构设计。应用数值模拟的方法对型腔曲面设计进行了优化 ,使预测出成形零件所需的变形量处在材料的变形能力之内。最终的成形试验结果表明 ,成形工艺和模具设计合理可行。     

预时效对车身用6016铝合金烘烤硬化性能的影响

采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等手段研究了不同预时效处理对6016铝合金烘烤前后微观组织和力学性能的影响。结果表明:6016铝合金具有较强的自然时效硬化能力,自然时效24 h的6016铝硬度比固溶态合金硬度增加了45.6%。自然时效超过24 h以后,合金硬度值变化不大。通过预时效处理可以显著提高6016铝合金的烘烤硬化效果。经550 ℃×30 min固溶+160 ℃×10 min预时效处理后,6016铝合金规定塑性延伸强度为131.4 MPa,伸长率为24.7%。再经175 ℃×30 min烘烤后合金规定塑性延伸强度达到199.5 MPa,烘烤硬化值(BH)为68.1 MPa,此工艺为6016铝合金车身板最佳的热处理工艺。     

Warm Temperature Deformation Behavior and Processing Maps of 5182 and 7075 Aluminum Alloy Sheets with Fine Grains

The tensile deformation behavior and processing maps of commercial 5182 and 7075 aluminum alloy sheets with similarly fine grain sizes (about 8 μm) were examined and compared over the temperature range of 423–723 K. The 5182 aluminum alloy with equiaxed grains exhibited larger strain rate sensitivity exponent (m) values than the 7075 aluminum alloy with elongated grains under most of the testing conditions. The fracture strain behaviors of the two alloys as a function of strain rate and temperature followed the trend in their m values. In the processing maps, the power dissipation parameter values of the 5182 aluminum alloy were larger than those of the 7075 aluminum alloy and the instability domains of the 5182 aluminum alloy were smaller compared to that of the 7075 aluminum alloy, implying that the 5182 aluminum alloy had a better hot workability than the 7075 aluminum alloy.     

Al-Mg-Si系铝合金不同变形条件下的组织力学行为

对6014铝合金进行了常温拉深试验,采用不同的拉深凸模速度,研究了该铝合金变形中的组织力学行为;对6016铝合金进行热拉伸试验,相同应变速率下采用不同的拉伸温度,研究了该铝合金在热拉伸过程中的组织力学行为。实验表明:随着凸模速度(10~30 mm·min~(-1))增加,6014铝合金的常温拉深深度增大;随着拉伸温度(400~550℃)升高,6016铝合金的硬度增大,且沿拉伸轴向硬度值波动越大;在应变速率为1 s~(-1)、温度为500℃下热拉伸,变形区有明显的动态再结晶过程,进一步升高温度会造成再结晶组织的晶粒粗化;6014和6016铝合金中均存在大量的Al、Fe、Si结晶相,但原始组织中6016的析出相更弥散,尺寸大小更均匀,更集中分布于晶界附近;比较6014铝合金常温拉深组织和6016铝合金热拉伸组织,冷变形后的晶粒组织更均匀,热拉伸后的晶粒尺寸差异很大,会降低材料变形后的力学性能。     

汽车用5182铝合金温变形行为及组织

通过单向温拉伸试验以及扫描电镜和透射电镜观察,研究了汽车用5182铝合金板在变形温度为323~573 K,应变速率为0.001~0.1 s-1条件下的流变行为及微观组织。结果表明,在变形温度≥448 K、应变速率.ε=0.001 s-1条件下,5182合金出现明显的峰值应力,而当应变速率0.01~0.1 s-1时,合金的流变应力呈现稳态;当应变速率.ε=0.001 s-1时,随着变形温度的升高,合金单向温拉伸断口由典型的混合型断裂特征演变成典型的韧性断裂特征,合金产生了动态再结晶。     

基于响应面法的挡风梁冲压回弹预测模型

以5182铝合金挡风梁成形后的回弹为研究对象,通过单向拉伸试验,获取了5182铝合金板料在不同轧制方向及应变速率条件下的真实应力应变曲线,并将其引入数值模拟模型,研究了板料成形速度、模具间隙、摩擦系数对5182铝合金挡风梁成形回弹的影响规律并分析了其形成原因。然后根据响应曲面法建立了5182铝合金挡风梁回弹预测模型,进而通过不同条件下的实验对比,对该预测模型进行了验证。研究结果为铝合金板料回弹的分析提供了新的思路。     

固溶成形工艺对6016铝合金组织及力学性能的影响

针对铝合金在室温下塑性差等问题,结合铝合金固溶处理特点,采用了固溶成形工艺制备零件。为获得6016-T6铝合金固溶成形最优工艺参数,利用电子拉伸试验机对6016-T6铝合金板进行不同加热温度及冷却方式的研究,分析了不同固溶工艺参数对其组织与力学性能的影响规律。结果表明,冷却速度对材料的组织性能影响较大,固溶工艺参数为550℃×5 min,水冷时,其抗拉强度可达到300 MPa以上。采用了上述工艺参数对铝合金后风档下横梁进行了测试验证,试制出合格的成形件,热冲压件力学性能可达308 MPa。     

汽车覆盖件用6016铝合金板高应变速率敏感性试验研究

汽车碰撞(被动)安全性常用仿真分析方法来预测,高应变速率下材料性能参数的准确性关系到汽车碰撞仿真分析的精度。针对国内外的4种汽车覆盖件用6016铝合金板,进行了不同应变速率(5~500 s-1范围内)的高速拉伸试验,利用Johnson-Cook模型进行数据处理,系统研究了4种汽车覆盖件用6016铝合金板的力学性能(屈服强度、抗拉强度及断裂伸长率)和耐碰撞性能的应变速率敏感性。研究结果表明,4种6016铝合金板的屈服强度和抗拉强度具有较低的速率敏感性,其断裂伸长率和耐碰撞性能具有较高的速率敏感性。     

Microstructure and Mechanical Properties of Cold Metal Transfer Welding Similar and Dissimilar Aluminum Alloys

Integrating structures made from aluminum alloys in automotive industry requires a large amount of joining. As a consequence, the properties of the joints have a significant influence on the overall performance of the whole structure.Robot cold metal transfer welding is a relatively new joining technique and has been used in this work to join 6082-T4 and5182-O aluminum alloy sheets by using ER5356 and ER4043 filler metals. Microstructure characterization was performed by optical microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, and the mechanical properties were measured by tensile and hardness tests. A correlation is made between welding variables, mechanical properties and the microstructure of welded joints. Results indicate that robot cold metal transfer welding provides good joint efficiency with high welding speed, good tensile strength, and ductility. Owing to the low heat input of robot cold metal transfer welding process, the heat affected zone microstructure was quite similar to base metals, and weld metal microstructure was the controlling factor of joint efficiency. The best performing were the 5182/5182 joints welded with ER5356 and these had mechanical property coefficients of 100%, 98%, and 85% for yield strength, ultimate tensile strength, and elongation, respectively.     

电极形状对AA5182铝合金电阻点焊性能的影响

采用自主设计的球面电极(spherical electrode, SE)进行铝合金的电阻点焊研究,从电极寿命、裂纹抑制及接头拉剪载荷三个方面,比较其与普通平端面电极(flat electrode, FE)对AA5182铝合金电阻点焊性能影响的差异,并结合SORPAS模拟结果验证和分析了产生这种差异的机理. 结果表明,针对AA5182铝合金中频直流电阻点焊,采用这种自主设计的SE电极所得的焊点拉剪载荷总体较高,裂纹风险因子也较小(SE:0.105～0.110, FE:0.148～0.152),焊点的裂纹呈现短而小的特征,电极寿命明显优于FE电极.