7A04铝合金扭转热变形行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机扭转单元,在温度为360~480℃,应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下,研究了具有纤维状晶粒组织7A04铝合金的流变行为。采用ZIESS PL-A662数码光学显微镜分析合金显微组织的演变规律,利用Zener-Hollomon参数法通过数学分析构建了该合金基于扭转的高温塑性变形本构方程。由应力-应变曲线分析可得:流变应力随温度的升高逐渐降低,随应变速率的增大而升高。在扭转中,随着棒材半径的增加,应变增大,晶粒形状也随之变化。组织分析表明:从试样的外表面到轴心的晶粒按形状可大体分为等轴晶粒区、椭圆形晶粒区及纤维状晶粒区。其原因是转动过程中距离试样轴心距离越远,变形量越大,动态再结晶越充分。     

晶粒尺寸对7A04铝合金热变形行为的影响研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对不同晶粒尺寸的7A04铝合金进行了热压缩试验,研究了变形温度为320~480℃、应变速率为0.001~1 s-1时的晶粒尺寸对热变形行为的影响。利用金相显微镜分析了合金的微观组织。结果表明:在相同变形条件下,粗晶铝合金流变应力明显高于细晶铝合金的流变应力。不同晶粒尺寸的塑性变形机制在320、480℃分别为动态回复和动态再结晶。粗晶与细晶7A04铝合金的本构方程存在明显的差异,其热激活能分别为143.4、125.6 k J/mol。     

7A04铝合金热变形过程微观组织演变

以热模拟压缩实验和金相实验为基础,探讨7A04铝合金热压缩变形过程中应变速率和变形温度对流变应力和微观组织的影响规律。通过对实验数据进行回归分析,构建了该合金热压缩变形过程的微观组织演化模型。将建立的材料模型导入有限元软件DEFORM-3D中,对热压缩过程进行数值模拟。结果表明,所建立的微观组织演化模型可以很好的预测7A04合金在热变形过程中晶粒尺寸的演化规律。     

LD7铝合金热变形行为的实验研究

在G1eeble-1500热模拟试验机上对LD7铝合金试样在变形程度为60％，变形温度为360～480℃、变形速率为0．0l～1s^-1的条件下进行等温压缩试验，然后对其进行固溶处理。根据试验结果分析热变形参数对合金流动应力和固溶之后显微组织的影响，可以得到如下结论：LD7铝合金是动态回复型合金，合金的流动应力随温度的升高而降低，随应变速率的升高而升高；合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大，随变形程度和变形速率的增大而减小。     

超高强铝合金7A04高温流变行为的研究

通过在Gleeble-1500热模拟实验机上对7A04铝合金进行高温压缩实验,研究了该合金变形温度在300～450℃,应变速率在0.01～10 s-1范围内的高温流变变形行为。结果表明:流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高。建立了一个综合考虑应变、温度、应变速率三者影响的流变应力方程,预测值与拟合实验值非常接近,结果表明:该流变应力方程用来预测7A04铝合金材料一般加载情况下的热成形过程是比较可靠的。     

7A04高强铝合金的热拉深性能

采用模内加热的方式,比较不同加热温度时,在不同工艺条件下0.8 mm厚7A04板料的拉深成形能力,研究7A04高强铝合金板材在热成形条件下的拉深性能。结果表明:随着温度的升高,材料的成形性能得到显著提高,在350~400℃温度区间,极限拉深尺寸达到最大值,相较于常温下的极限拉深直径提高8.8%,拉深件高度提高28.57%。由于加热时间短,不同温度成形材料的相应组织和硬度无明显变化,热拉深后材料仍保持原高强铝合金强度高的特性。     

2A70铝合金热变形应力行为研究

在Gleeble-1500热模拟机上，对2A70铝合金进行等温热压缩试验，变形温度为300℃～500℃，应变速率为0．01s^-1～10s^-1，研究其热压缩变形的流变应力行为。结果表明：2A70铝合金真应力-应变曲线中，流变应力开始随应变增加而增大，达到峰值后趋于平稳，表现出动态回复特征；在应变速率ε=1．0s^-1，变形温度高于420℃条件下，应力出现锯齿波动，表现出不连续动态再结晶特征。在用本构方程描述2A70铝合金热变形行为时，其变形激活能Q为180．83kJ／mol。     

7A04铝合金快速热处理工艺研究

固溶和时效时间是制约高强铝合金力学性能和热处理生产效率的主要因素.本文以7A04铝合金为例通过高温预热装炉、分级固溶和提高时效温度等方法研究了高强度铝合金的快速热处理工艺.并结合金相组织观察、断口分析、X射线分析和力学性能测试,分析了快速热处理对高强铝合金组织和性能的影响.结果表明:①固溶时间相同时,分级固溶的强度高于单级固溶的强度,分级固溶的塑性略低于单级固溶的塑性.②分级固溶时,随着二级固溶时间的增加,材料的强度增加,塑性略有降低.③采用500℃高温预热装炉、470℃5min 485℃9min固溶和140℃6h 150℃1h的快速热处理工艺可以明显缩短热处理时间,提高生产效率50%以上.     

压铸A356铝合金的热变形行为

通过水冷压铸制备A356铝合金,利用热压缩试验对合金进行了热变形行为研究。分析了该合金的应力-应变曲线,建立了本构方程并绘制了热加工图。结果表明,该合金的流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增加,合金热变形过程中的软化机制主要为动态回复,同时计算得到其平均热变形激活能为238.6kJ·mol~(-1)。通过热加工图和热压缩后合金的微观组织分析,发现在温度为330～380℃和应变速率为5～10s~(-1)范围内该合金具有良好的热加工性能。     

7B04铝合金带筋构件的蠕变时效变形行为研究

为研究弹性预加载范围内7B04T651铝合金带筋构件的蠕变时效变形规律,进行了140℃/20h的蠕变时效成形试验,分析弯曲半径、蒙皮厚度、筋条宽度和筋条高度对回弹率的影响。同时,运用建立的蠕变本构方程和有限元分析模型对蠕变时效成形过程进行仿真分析,计算得到不同条件下的回弹率。结果表明:蒙皮越厚、筋条越高,则回弹率越低;弯曲半径越大、筋条越宽,则回弹率越高。弯曲半径和筋条高度是影响回弹率的主要因素,有限元计算回弹率与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的准确性。     

7A04铝合金壳体失效分析

7A04铝合金壳体在使用过程中发生开裂失效,通过对失效件的外观、断口宏微观形貌观察,以及对失效件和库存件材质、显微组织、力学性能和表面应力等方面的测试,对壳体的开裂原因进行了分析。结果表明,失效壳体为沿纵向脆性断裂,壳体横向力学性能较低,使用过程中承受较大的工作应力是导致开裂的主要原因。     

7A04铝合金均匀化退火工艺研究

研究了7A04铝合金Φ405 mm铸锭经两种制度单级均匀化退火后第二相的变化。研究结果显示：(460±5)℃12 h(随炉冷却)均匀化退火后,仍存在大量的小尺寸灰白色Al₇Cu₂Fe相以及大尺寸亮白色T(AlZnMgCu)相,冷却过程中析出的第二相粗大且数量多。(475±5)℃12 h(机械风冷)均匀化退火后,残留的可溶T(AlZnMgCu)相明显减少,合金中只有少量的剩余含Fe相,冷却过程中析出的第二相细小且数量少。采用(475±5)℃12 h(机械风冷)均匀化退火的铸锭挤压的棒材的力学性能比(460±5)℃12 h(随炉冷却)的提高8 MPa,伸长率可增加约1%。7A04铝合金单级均匀化退火最优工艺为(475±5)℃12 h(机械风冷)。     

提高7A04铝合金强度的工艺研究

采用深冷技术处理7A04铝合金,通过金相组织分析和力学性能测试,研究了深冷处理对7A04铝合金组织和力学性能的影响.结果表明:采用480℃×80min+120℃×4h深冷+120℃×16h工艺处理后,7A04铝合金的晶粒细化,强度显著提高.     

7A04-T6铝合金棒材生产工艺研究

通过优化7A04铝合金成分配比与均匀化处理工艺,采取双孔模具挤压、高温固溶处理与二段分级时效等方法,满足了用户对产品性能的要求,提高了生产效率,实现了批量化生产超高强铝合金挤压棒材的目标。     

7A04铝合金板材双重淬火工艺研究

针对7A04高强度铝合金板材塑性低、抗腐蚀性能不好的问题,对板材分别采用一次淬火单级时效、一次淬火双级时效、双重淬火单级时效、双重淬火双级时效4种热处理工艺试验,检测其力学性能、显微组织和抗腐蚀性能。试验结果表明,采用双重淬火双级时效的热处理工艺能使7A04铝合金板材获得最好的综合性能。     

7A04铝合金铸锭均匀化热处理研究

超高强铝合金是航空航天工业大量应用的轻质结构材料,目前我国生产的超高强铝合金与国外同类产品相比基体中残留的过剩相较多,影响合金的性能.问题的关键在于铸锭均匀化处理时,未能让铸造形成的非平衡凝固结晶相充分溶解,即目前采用的均匀化处理制度不合适.因此,本研究的内容包括:以大量生产的7A04合金为例,研究半连续铸锭的铸态组织、非平衡凝固结晶相在铸锭均匀化处理过程的溶解动力学,为开发最佳的铸锭均匀化处理工艺奠定试验基础.     

3003铝合金热变形行为

采用不同熔体处理工艺获得3种不同冶金质量的3003铝合金,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300℃~500℃,应变速率为0.01s-1~10s-1高温等温压缩实验。结果表明,3003铝合金具有正的应变速率敏感性,热变形激活能Q与含杂量H呈线性关系,经高效综合处理的3003铝合金热变形激活能最低为174.62kJ.mol-1,有利于材料热塑性变形。采用加工硬化率计算不同熔体处理的3003铝合金的临界应变值,获得了经不同熔体处理的3003铝合金发生动态再结晶的临界条件。     

铸造A356铝合金的高速热变形行为

文章针对铸造A356铝合金在高速热变形条件下的变形行为开展研究。采用等温热压缩实验,获得了铸态A356合金在温度范围为300℃~450℃,应变速率范围为0.1s-1~50s-1下的流动应力曲线,并对曲线进行了摩擦影响的修正。实验结果表明,铸态A356合金在实验条件范围内的变形机制主要为动态回复,基于动态回复条件下的位错演化理论建立的A356合金的本构方程,可以很好的预测高速热变形时的热变形行为。     

6063铝合金热变形行为的研究

采用Gleeble1500热压缩模拟试验机研究了细晶铝锭熔炼的6063铝合金的高温变形行为,得出以下结论:选取560℃ 6h固溶 250℃×3h时效的均匀化制度,流变应力较小,变形后时效硬度较高;560℃×6h固溶 250℃×3h时效处理的试样低温慢速变形可降低流变应力,但不利于Mg2Si相的溶解,进而影响变形后时效硬度;相同均匀化处理的试样,Mg2Si相含量高,则变形过程中流变应力大,细化方法的变化及含钛量的变化(含质量分数为0·01%~0·05%的Ti),对于热变形行为并未造成明显差异。     

半固态与铸态7A04铝合金腐蚀行为的对比

利用金相显微镜分析7A04铝合金半固态与铸态组织,对半固态与铸态7A04铝合金进行极化曲线与阻抗谱电化学测试分析,通过中性盐雾实验对比分析二者的质量损失率、腐蚀面积率和腐蚀坑深度,并采用激光共聚焦显微镜分析腐蚀形貌差异。结果表明:半固态初生α(Al)晶粒细小圆整,半固态试样的耐腐蚀性能优于铸态试样的,半固态试样腐蚀质量损失率较低,半固态试样的蚀坑平均深度及最大深度均小于铸态试样的。半固态工艺可显著提高7A04铝合金的耐腐蚀性能。