汽车铝合金前防撞横梁服役性能仿真及优化设计

以壁厚为设计变量，以碰撞安全性能优于原钢制横梁为设计约束，采用遗传算法开展了铝合金前防撞横梁设计及多目标优化。结果表明，在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下，原钢制前防撞横梁的碰撞支反力峰值、最大碰撞侵入位移和最大有效塑性应变分别为29.25和24.29 kN、36.84和39.80 mm以及0.30和0.21,存在开裂风险。总质量、最大碰撞侵入位移和碰撞支反力峰值响应对铝合金前防撞横梁后端面和前端面的壁厚变化较为敏感，而最大有效塑性应变响应则对垂向加强筋和横向加强筋的壁厚变化较为敏感。在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下，Pareto最优解的各项性能较原钢制前防撞横梁均有不同程度提升，最大碰撞侵入量分别降低了26.9%和40.7%,最大有效塑性应变分别降低了75.7%和52.4%,碰撞支反力峰值分别提升了43.6%和22.6%,实现了铝合金前防撞横梁总质量减重4.73 kg,减重54.8%。     

6XXX铝合金防撞梁总成在动静态载荷下的变形行为

针对6XXX铝合金防撞梁总成,采用准静态拉伸实验、200 s~(-1)动态拉伸实验获得材料的应力-应变曲线,通过数值模拟得到6063-T6和6082-T6合金材料的Swift-Hockett-Sherby硬化模型参数,对6XXX铝合金防撞梁总成的三点静压和13 km·h~(-1)台车碰撞进行数值模拟和实验验证。结果表明:应变速率变化范围为0. 001～200 s~(-1)时,6063-T6合金应变率敏感性不明显,6082-T6合金表现出明显的应变率敏感性;基于拉伸试验和数值模拟得到的Swift-Hockett-Sherby硬化模型参数能较精确地表征铝合金的塑性行为;三点静压的支反力-位移曲线和低速碰撞的加速度-时间曲线以及变形行为与仿真预测结果吻合度较高,该方法能够准确地预测6XXX铝合金防撞梁总成在动静态载荷下的变形行为。     

厚板铝合金FSW和MIG焊接接头疲劳性能

对厚度10 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,并与6082-T6母材疲劳性能进行了对比分析.结果表明,6082-T6母材的疲劳S-N曲线最高、MIG焊接接头S-N曲线度最低,而FSW接头的疲劳S-N曲线近似位于两者之间;在高应力区FSW疲劳强度低于MIG焊接接头、而在低应力区高于MIG焊接接头.大部分FSW试样疲劳裂纹启始于焊缝根部的"弱连接"缺陷,采用机械加工去掉1.4 mm厚度焊缝根部材料后,FSW疲劳强度明显提高并接近母材数据.厚板6082-T6铝合金FSW焊缝根部质量控制是影响疲劳性能的关键因素.     

挤压态6082-T6铝合金的高温拉伸力学性能及微观组织

通过Gleeble3500热模拟试验机研究了变形温度和应变速率对挤压态6082-T6铝合金高温拉伸力学性能的影响,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了合金在高温拉伸过程中的微观组织演变。结果表明：在恒定的应变速率下,挤压态6082-T6铝合金的拉伸强度随着拉伸温度的升高而下降;在恒定的拉伸温度下,其拉伸强度随着应变速率的升高而上升。挤压态6082-T6铝合金在高温(300～450℃)拉伸条件下表现为韧性断裂,在较高的变形温度和较低应变速率条件下,合金的韧窝增大且更深,表现出较好的塑性。在高温变形过程中,随着拉伸温度的升高,合金内部的位错密度下降,并出现了析出相粗化现象,导致合金的变形抗力下降。     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12 mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10~15 mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

航空用6061铝合金恒载荷应力腐蚀行为

采用恒载荷全浸腐蚀拉伸、断口扫描和室温拉伸等方法研究了拉应力对两种热处理状态6061铝合金(6061-T4和6061-T6)应力腐蚀行为的影响。结果表明，在O₂和Cl^-共存环境中，6061-T4铝合金的应力腐蚀敏感性很低，力学性能降低主要受腐蚀介质的电化学腐蚀影响；6061-T6铝合金的应力腐蚀开裂敏感性高于6061-T4铝合金，其应力腐蚀开裂倾向受腐蚀影响为主，力学因素影响为辅；应力腐蚀后，6061-T4和6061-T6铝合金表层腐蚀区域为沿晶脆断，次表层为准解离断裂，中心为穿晶断裂；在腐蚀介质与应力同时作用下，6061-T4铝合金由点蚀发展为晶间腐蚀，并随应力增大变为剥落腐蚀；6061-T6铝合金点蚀不明显，但晶间腐蚀深度随应力增大而加深。     

轨道车辆用铝合金近距离焊缝焊接及数值模拟

对焊缝间距40 mm和30 mm的轨道车辆采用6082-T6铝合金板材进行近距离焊缝多层多道焊接试验。通过VT、RT等无损检测手段检验了焊接质量,进行弯曲、拉伸等试验分析了焊接接头的综合力学性能,并结合sysweld软件对焊接热源及应力场进行了数值模拟。结合模拟结果表明:焊缝中心距离为30 mm时,焊接质量、拉伸强度和弯曲性能均能达到标准要求,抗拉强度较焊缝间距60 mm的普通焊接接头下降了近10%,重叠热影响区(HAZ)的显微硬度比间距40 mm时下降约7.02%,最大焊接应力148.499 MPa发生在交汇的HAZ内,近距离焊缝接头的综合力学性能满足设计使用要求。     

南平铝业公司通过挪威船级社新认证

<正>据报道,中国南平铝业股份有限公司的一些6×××系铝合金挤压材经挪威船级社(DNV-GL)总部审核批准,于2019年8月获得挪威船级社认证新一轮认可证书,有效期2019-06-19至2020-08-21,认证材料为6061、6063、6082-T6铝合金挤压型材,实心的最大厚度80 mm,空心的最大厚度25 mm;还有6005A、6061、     

轧制态6082-T6铝合金的热压缩力学行为及微观组织分析

采用热模拟试验机对轧制态6082-T6铝合金进行热压缩试验,分析了合金在变形温度100~400 ℃,应变速率0.01 s^-1条件下的流变应力,对不同温度热变形的微观组织进行了表征。结果表明,轧制态6082铝合金的力学性能受变形温度和轧制方向的影响。变形过程中应力呈现负的温度敏感性,即随着变形温度升高,应力不断下降。合金表现出明显的力学性能各向异性,压缩强度在与轧制方向呈0°和90°较高,45°方向强度较低。经过热压缩变形后,与轧向呈不同方向的6082-T6铝合金的晶粒组织均沿着剪切力方向发生扭曲,同时,变形温度对晶粒组织的演变影响不大。随着变形温度的升高,合金基体内的位错密度明显下降,析出相发生粗化。     

22mm 6061-T6铝合金板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对厚度为22mm的6061-T6铝合金板进行单道对接焊实验,并对焊缝的力学性能和微观组织进行了分析。结果表明,用FSW方法焊接22mm厚的6061-T6铝合金板可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头。在旋转速度为1000r/min、焊接速度为120mm/min时,其焊接接头的σb=205MPa,为母材强度的66%。     

不同焊丝对6082铝合金焊接接头组织性能的影响

采用ER5356和ER5087铝合金焊丝对6082-T6铝合金板材进行焊接,研究了不同焊丝对6082-T6铝合金力学性能和显微组织影响。结果表明,ER5087焊丝焊接的焊缝硬度高于ER5356焊丝的焊缝硬度,这是由于ER5087焊丝中的Zr细化焊缝晶粒的结果。拉伸试验时焊接接头均断裂于热影响区,ER5087焊丝焊接的接头比ER5356焊丝焊接的接头平均屈服强度和抗拉强度高,断后伸长率稍好。     

6061铝合金搅拌摩擦焊焊接接头应力腐蚀的敏感性

采用慢应变速率拉伸(SSRT)方法分析6 mm厚的6061-T6铝合金及其搅拌摩擦焊接头在模拟海水溶液及空气中的应力腐蚀敏感性,测试和分析搅拌摩擦焊接头金相组织、显微硬度和断口形貌。结果表明,焊核区晶粒细小,热机影响区晶粒出现弯曲及拉长变形,热影响区晶粒粗大。接头显微硬度值呈"W"型分布,其最大值为71.8 HV。在应变速率为1×10-6/s时,接头及母材在3.5%Na Cl溶液中具有应力腐蚀敏感性,接头应力腐蚀敏感性高于母材。     

铝合金汽车前碰撞横梁的轻量化设计与碰撞性能分析

基于显式动力学有限元分析软件,以混合细胞自动机(HCA)作为优化计算模型,对铝合金前碰撞横梁的结构进行优化设计。针对拓扑优化结果,采用模拟退火法优化横梁壁厚尺寸,获得薄壁、中空且带有加强筋结构的铝合金前碰撞横梁设计方案。以6061铝合金前碰撞横梁替代某车型原钢质横梁,通过台车碰撞进行仿真模拟与实验验证。结果表明:铝合金前碰撞横梁比原钢质前碰撞横梁质量减轻了25%,且具有较高的抗弯曲强度,低速碰撞下,铝合金前碰撞横梁较原钢质件系统吸能提高了45.6%。     

6061-T6铝合金单轴时间相关循环变形行为

对6061-T6铝合金进行系统的单轴应变循环和应力循环实验，揭示该材料在室温和高温下的循环变形行为，讨论环境温度、加载速率、峰，谷值保持对其应变循环特性及棘轮行为的影响。结果表明，6061-T6铝合金表现出弱的循环软化特性，其棘轮行为不仅依赖于平均应力和应力幅值的大小，还依赖于加载历史。尽管该合金的单拉行为对应变率的变化不敏感，但其循环变形行为却体现出明显的时间相关特性，即；应变循环下，在峰／谷值有保持时的响应应力幅值明显小于没有保持时的值，且随着保持时间的增加，响应应力幅值将进一步减小；应力循环下，在峰值有保持时产生的棘轮应变比没有保持时的值大，且随着峰值保持时间的增加及应力率的降低，棘轮应变明显增大。     

6082-T6铝合金大厚度板 搅拌摩擦焊接头应力腐蚀性能研究

采用单轴肩搅拌摩擦焊技术对6082-T4铝合金大厚度板进行双面焊接,焊后进行热处理整体达到T6的供货状态,然后分别比较在模拟海水溶液与空气中对其接头试样进行的慢应变速率拉伸试验结果,通过比较应力腐蚀开裂(SCC)指数来判定试样对应力腐蚀的敏感性。结果表明:6082-T6铝合金大厚板搅拌摩擦焊焊接接头(表层与中层)均具有良好的耐应力腐蚀性能,但是中层焊接接头的应力腐蚀敏感性大于表层。SEM扫描结果表明:在空气和腐蚀介质中,试验接头(表层与中层)断口形貌均呈纤维状,未出现明显的夹杂缺陷特征,边缘和中心区域包含大量韧窝,均属于典型韧性断裂。     

搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊6082铝合金疲劳性能分析

对10 mm厚6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG焊)焊接,利用疲劳性能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对6082铝合金FSW和MIG焊接头的疲劳力学性能、微观组织、裂纹扩展特征、疲劳断口进行了分析. 结果表明,在疲劳寿命为2×106周次时,6082铝合金母材及其FSW和MIG焊接头的名义应力分别为126.3,110.2,84.2 MPa;在高应力水平下(Δσ=160 MPa),FSW接头疲劳寿命明显大于MIG焊接头、与母材的疲劳寿命相当. MIG焊疲劳断口均位于焊趾处,焊缝内的气孔缺陷为其主要裂纹源;FSW疲劳断口大多发生在轴肩边缘. 接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在疲劳条纹和韧窝.     

高应变速率下AA6014铝合金的力学性能

研究了高应变速率下不同应变速率对AA6014-T4铝合金板材力学性能的影响。针对1.0 mm厚的AA6014-T4铝合金板材,采用Hopkinson拉杆试验装置进行了不同高应变速率下的动态拉伸试验,获得了745～4500 s^-1范围内AA6014-T4铝合金板材的应力-应变数据,并对试验结果进行了对比分析。结果表明,当应变速率为745 s^-1时,AA6014-T4铝合金产生塑性变形但试样未断裂;当应变速率为4500 s^-1时,抗拉强度为238.45 MPa,塑性应变为0.467,高应变速率下的断裂应变明显大于准静态下的断裂应变。与准静态相比,高应变速率下的AA6014-T4铝合金板材具有一定应变强化效应。在高应变速率条件下,随应变速率的增加,铝合金板材的应变塑性效应得到明显强化。基于高应变速率条件下不同应变速率对AA6014-T4铝合金板材力学性能的影响试验研究和分析,得到了高应变速率对铝合金板材力学性能的影响规律。     

6082-T6铝合金CMT+P焊与双脉冲MIG焊的接头组织及性能对比分析

对3 mm厚6082-T6铝合金型材采用冷金属过渡+脉冲焊(CMT+P)和双脉冲熔化极气体保护焊(MIG)两种焊接工艺进行了对接接头焊接试验,并对这两种工艺获得的焊接接头的力学性能和微观组织进行了评价。结果表明:采用CMT+P焊接工艺获得的焊接接头的强度优于双脉冲MIG焊接接头的强度; CMT+P焊焊缝软化现象较双脉冲MIG焊有明显改善; CMT+P焊焊缝熔合区比双脉冲MIG焊的焊缝熔合区窄,焊缝区晶粒更细小均匀,在双脉冲MIG焊缝热影响区产生晶间液化裂纹。采用CMT+P焊可以获得更优良的6082-T6铝合金型材焊接接头。     

6082铝合金热压缩变形行为及本构关系

采用Gleeble 3500热模拟试验机模拟了在不同温度和应变速率下6082铝合金的流变力学行为,建立了6082铝合金的本构方程,得到了应力-应变曲线。结果表明,6082铝合金流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。本构方程对峰值应力的计算结果与试验数据具有较高的一致性。     

6061-T6铝合金的静止轴肩搅拌摩擦焊工艺及组织性能

采用自主研制的静止轴肩搅拌摩擦焊工具系统成功获得了6061-T6铝合金的对接接头. 对该接头的焊缝成形、显微组织、硬度分布以及拉伸性能分别进行了试验研究. 结果表明,SSFSW工艺所得6061-T6铝合金接头具有非常美观的焊缝成形,与常规的FSW工艺相比,几乎没有出现焊缝减薄的现象;焊缝组织分区也有明显的不同,TMAZ非常窄,只有几百微米;接头的硬度呈"W"形分布;在转速1 000 r/min,焊速为200 mm/min时,接头的抗拉强度和断后伸长率达到最大,分别为母材的71.5%和44.6%;拉伸试样均断裂在热影响区,它是接头发生断裂的最薄弱区域.