2A12 铝合金平底筒形件充液拉深数值模拟研究

目的研究工艺参数对2A12铝合金平底筒形件充液拉深成形的影响规律。方法采用数值模拟方法,研究了液室压力加载路径、成形液室压力、压边力和压边间隙对板材充液拉深成形效果的影响。结果获得了充液拉深成形的失效形式,以及不同工艺参数下零件壁厚减薄率的变化规律。成形前期,液室压力不宜过大,最大液室压力在10~25 MPa之间,压边间隙在1.05~1.15mm之内,可有效避免零件过度减薄和法兰起皱。结论合理的液室压力加载路径和压边间隙,可以有效地控制零件法兰区起皱,防止凸模圆角处破裂。     

2A12铝合金在含Cl~-环境中的腐蚀行为和规律研究

通过室内浸泡模拟实验方法,研究了2A12铝合金在含Cl-典型环境中的腐蚀行为与电化学规律.采用扫描电镜观察了试样的组织和腐蚀产物的微观形貌,并用能量色散谱(EDS)分析了腐蚀产物元素组成.采用失重法分析了2A12铝合金腐蚀动力学规律,并采用电化学阻抗技术分析了2A12铝合金腐蚀后的电化学行为规律.实验结果表明,浸泡480 h后,2A12铝合金发生了明显的点蚀和小片状剥蚀,Cl-和第二相是促进点蚀形成和发展的主要原因;浸泡480 h后的动力学规律遵从幂指数规律;电化学阻抗谱中的Nyquist曲线由压缩的双容抗弧组成,随浸泡时间的延长,点蚀不断生成并发展,与腐蚀产物的产生与剥落综合作用,使电化学阻抗模值呈先减小后增大再减小的动态变化.     

2A12铝合金黑色氧化膜制备工艺

为提高2A12铝合金表面的消光和耐腐蚀性能,对其阳极氧化后采用有机染料+无机染料的复合法染色,优化了无机染料染色的工艺条件,探讨了优化工艺复合染色后氧化膜的膜重、耐盐雾腐蚀性和抗太阳辐射性,并与国内常用的苯胺黑法和FeSO4+Na2S法进行比较.结果表明:复合染色法中无机染料染色最佳工艺为70 g/L Na2S,1.0 g/L可溶性铵盐促进剂,pH值为7,温度25～30℃,时间2～5 min;与另2种黑色染色法相比,复合染色法制得的黑色氧化膜更重,抗太阳辐射性能和耐腐蚀性能显著提高.     

2A12铝合金筋板件T型搅拌摩擦焊工艺及焊后热处理

为评价2A12铝合金筋板件搅拌摩擦焊工艺并探寻提高接头强度的途径,进行了2A12铝合金筋板件的T型搅拌摩擦焊焊接工艺试验,并对不同人工时效热处理下焊接接头的微观组织及性能进行了研究.研究表明:采用T型搅拌摩擦焊即可实现2A12铝合金筋板件的成形,当搅拌头旋转速度为750 r/min、焊接速度60mm/min时,接头的抗...     

2A12铝合金水基切削液的缓蚀和润湿性能研究

为设计和制备2A12铝合金用水基切削液,确保加工后表面无锈蚀,采用响应曲面法优化配方中三乙醇胺(TEA)、十二碳二元酸(DC12)和乙二胺四乙酸(EDTA)添加量,并考察对2A12铝合金的协同缓蚀作用,引入酰胺改性植物油(AMV-1)和自乳化酯(SEE)提高配方防蚀效果,通过添加表面活性剂增强配方体系的润湿性能,最后结合红外光谱和分子结构分析阐明AMV-1和SEE缓蚀性能的构效关系。结果表明：TEA、DC12和EDTA是影响2A12铝合金腐蚀的显著性因素,TEA和DC12存在交互作用,最优添加量(质量分数,下同)分别为11.10%、1.70%和0.44%;添加8.0%(质量分数)AMV-1和2.0%(质量分数)SEE可使铝合金表面无腐蚀和变色;聚醚L44可提高配方润湿性能,当添加2.0%(质量分数)时,表面静态接触角从49.732°降至36.451°;AMV-1、SEE分别与铝合金表面形成配位化合物保护膜层和疏水膜层从而起到缓蚀效果。     

2A12铝合金的多轴加载疲劳行为

采用SDN100/1000电液伺服拉扭复合疲劳试验机对2A12铝合金进行多关键参数的多轴疲劳性能研究,通过对断口的微观分析探究疲劳失效机理。结果表明:等效应力加载条件下,随拉扭相位差的增加疲劳寿命降低,0°相位差下断面裂纹源区能观察到轮胎状、鱼骨状以及钟乳石状的特殊形貌,裂纹扩展区存在二次裂纹和模糊的疲劳条带;分别改变拉、扭平均应力,多轴疲劳寿命均降低,裂纹源区能看到白色絮状的氧化物,瞬断区存在二次裂纹和剪切型韧窝;不同加载波形条件下,正弦波对应最长的多轴疲劳寿命,三角波次之,方波时最短且体现出最大的结构耗能。低-高两级加载条件下,材料产生锻炼效应。     

氧化钕对2A12铝合金微弧氧化膜层性能的影响

在含有不同浓度氧化钕（Nd₂O₃）微粒的电解液中,利用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备膜层。研究不同浓度的Nd₂O₃微粒对微弧氧化膜层硬度、厚度以及膜基结合力的影响,为通过微弧氧化在2A12铝合金表面制备性能良好的膜层提供理论依据。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析了膜层截面形貌和膜层的相组成,采用TT-230涡流测厚仪、HVS-1000数字维氏硬度仪和MFT-4000型多功能材料表面性能试验机分别对膜层厚度、硬度和膜基结合力进行测试。结果表明：膜层主要由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和SiO₂相组成;随着Nd₂O₃微粒浓度的增加,膜层硬度、厚度和膜基结合力均呈现出先增加后减小的趋势,并且在Nd₂O₃微粒浓度为0.3 g/L时,膜层的显微硬度、厚度和膜...     

2A16 铝合金锥形件多级充液热成形仿真及优化分析

目的解决2A16铝合金锥形件常温充液成形困难、表面质量差的问题。方法介绍了充液热成形工艺,并提出了3种锥形件成形方案,通过专用有限元软件Dynaform对所有方案进行了数值仿真;同时,对一步成形方案进行了试验。结果通过试验验证了有限元模型的正确性。由仿真分析可知,成形缺陷包括悬空区起皱和凹模圆角及底部破裂,一步成形方案不可取,两步成形方案均可以将减薄率控制在13%以下。起皱危险主要发生在零件法兰以下30~55 mm处。结论充液热成形与常温充液成形相比,可以显著提高材料的成形性;两步充液热成形方案可以获得2A16铝合金锥形件;预成形凸模的形状设计对零件的表面质量影响明显;最终确定用先热冲压筒形件,后充液热成形的工艺方案,来成形2A16铝合金锥形件。     

相位角加载条件下2A12铝合金多轴疲劳失效行为

采用SDN100/1000电液伺服拉扭复合疲劳试验机对2A12铝合金进行不同相位角加载条件下多轴疲劳试验研究,通过加载循环曲线和微观断口形貌分析失效机理,对不同损伤累积模型的预测效果进行评价,修正Manson损伤曲线模型以期达到更好的预测效果。结果表明:单级加载条件下,随相位角正弦值的增加疲劳寿命线性递减,当相位角为0°时,轴向硬化、软化交替出现,切向出现循环硬化,90°加载下轴向和切向单独作用效果明显;两级累积路径下,随一级加载周次的增加多轴疲劳寿命延长,0°加载阶段轴向和切向都出现循环硬化现象,两种路径下断口都呈现出多裂纹源特征,在裂纹源区附近观察到台阶状形貌,扩展区存在大量划痕和鳞片状花样;修正后的Manson损伤曲线模型预测误差均在15%以内。     

2A12铝合金化学铣切加工工艺探讨

为了精确加工2Al2铝合金,探讨了化铣时间和温度对其化铣速率及表面粗糙度的影响,采用现代技术对化铣工件的力学性能进行了测试与分析.结果表明:延长非化铣部位保护胶固化时间并使保护部位向非加工面位移3～5 mm可很好地解决未化铣区域的腐蚀问题;随化铣时间的延长,化铣速率降低,且化铣温度与化铣速率呈现正相关性;化铣表面的粗糙度随化铣时间的延长而增加,随化铣温度的升高呈先减小后增加的趋势;化铣后材料的抗拉强度和屈服强度均有所提高.     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

基于遗传算法的低压铸造铝合金车轮工艺优化

为解决低压铸造铝合金车轮质量控制难度大的问题,采用遗传算法对工艺参数进行优化.基于铸造数值模拟结果,利用BP人工神经网络建立了铸造工艺参数与质量控制目标缩松缺陷和凝固时间的非线性关系,采用遗传算法实现了铸造工艺参数的优化.以某型低压铸造A356铝合金车轮为例,对浇注温度、上模温度、下模温度、侧模温度、模芯温度5个参数进行优化,得到的最佳工艺组合,可有效控制缩松缺陷和凝固时间.利用数值模拟结果、建立神经网络模型,采用遗传算法优化的方法,获得近似最优解,有助于优化低压铸造工艺.     

初始组织特征对2E12铝合金热变形行为的影响

制备了富含大量共晶组织、过饱和固溶体以及富含粗大析出相3种典型组织特征的2E12合金。结合热模拟实验和显微组织观察,针对3种合金铸锭在变形温度为340~490℃、应变速率为0.001~10s-1下的变形行为开展研究。结果表明:组织特征对合金的热变形行为有显著影响。在3种合金中,富含粗大析出相合金的峰值应力较高而富含大量共晶组织合金的峰值应力较低。3种合金的流变应力均可用双曲正弦本构关系来描述。3种合金的变形激活能分别为178.6,222.1,154.9kJ/mol。利用加工图确定热变形的流变失稳区,富含粗大析出相合金具有较大的可加工范围而富含大量共晶组织合金的可加工范围最小。     

2219铝合金薄壁曲面件拉形过程变形均匀性EI北大核心CSCD

为改善2219铝合金薄壁拉形曲面件的变形均匀性,建立基于Hill 1990各向异性屈服准则的有限元模型,利用ABAQUS软件对曲面件的应变分布规律进行数值模拟,分析加载路径和板坯形状对拉形变形均匀性的影响规律。结果表明:加载路径和板坯形状对曲面件的变形均匀性有较大影响。采用折线路径,开始加载时使板材发生压缩失稳从而形成一定拱形,不仅可缓解左侧钳口附近的破裂倾向,还可增加曲面件右侧变形量,从而提高其变形均匀性。此外,减小变形量不足位置对应的板坯宽度,如采用中间窄板坯或左侧宽板坯,使其在拉形时所受应力增加,从而提高其变形量,也可实现变形均匀性的改善。最终,利用矩形板坯,经两次转折的实验路径进行拉形,获得了表面质量良好的高性能2219铝合金薄壁曲面件。     

真空环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为

在真空拉-压疲劳实验机上对真空和室温大气环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空和室温大气环境对疲劳断口形貌的影响.对比两种环境下的结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的高近4倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,且在低循环应力时出现韧窝的区域增多.真空环境下疲劳断口中台阶高度较低,疲劳条纹与韧窝较细小.本研究对真空环境影响自然时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

半固态A356铝合金浆料的充填行为及组织分布

采用流变压铸方法研究了低过热度浇注和弱电磁搅拌制备的半固态A356铝合金浆料的充填行为和组织分布,结果表明：采用该技术制备的半固态A356铝合金浆料,其组织形态优良,经过感应均热后,浆料内部的温度场分布均匀,初生α—Al晶粒更圆整．半固态A356铝合金的浆料温度、压射比压和冲头速度对浆料的充填行为有较大的影响．较高的浆料温度、压射比压和冲头速度都有利于半固态铝合金浆料的充填．在本文的实验条件下,合适的浆料温度为585-595℃,压射比压为15-25MPa,冲头速度为0．072-0．12m／s．得到的流变压铸件的组织分布均匀,无明显的固液相偏析．