泡沫铝结构对其拉伸力学性能的影响

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构的泡沫铝在不同相对密度下的准静态拉伸力学性能,并与单向压缩性能进行了对比.结果表明：开孔和闭孔泡沫铝的拉伸曲线由线弹性变形段和塑性变形段组成,线弹性变形段很短,塑性屈服中没有出现明显的屈服点;高密度的开孔泡沫铝的杨氏模量、抗拉强度较低密度的闭孔泡沫铝要大;随着相对密度的增大,两种结构泡沫铝的力学性能均明显增强,符合Gibson和Ashby关系式,泡沫铝在准静态下的抗拉强度比抗压强度略低,而拉伸杨氏模量比压缩杨氏模量大得多.     

球形孔泡沫纯铝的静态力学性能

在获得球形孔泡沫纯铝压缩应力-应变曲线基础上,研究了泡沫纯铝的压缩屈服强度、吸能能力.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力-应变曲线相似,分为三个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强、韧性更好的新材料;采用Gibson-Ashby模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度,吻合良好.     

稀土对泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的影响

研究了稀土对泡沫铝及泡沫铝合金泡沫化和压缩性能的影响,讨论了稀土加入量和泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的关系。结果表明：稀土对铝合金泡沫化无异常影响;在泡沫铝和泡沫铝合金中添加适量稀土元素,可以提高泡沫铝和泡沫铝合金的耐腐蚀性能;相同腐蚀介质中,孔隙率高的泡沫铝合金腐蚀更严重;稀土对泡沫铝及其合金的力学性能影响不大。     

高孔隙率、小孔径泡沫铝的制备及压缩性能

以纯铝为基体材料、钙为增黏剂、TiH2为发泡剂制备了高孔隙率(80%)不同孔径的泡沫铝;研究了对发泡剂进行表面氧化处理、增黏搅拌时间、发泡剂加入量和发泡时间对泡沫铝孔结构的影响,并对不同孔径的泡沫铝进行了压缩试验。结果表明:对发泡剂进行氧化处理可以减缓其释放氢的速度,经过相同时间发泡后可获得孔径更小的泡沫铝,但要获得相同孔隙率的泡沫铝,则经氧化处理发泡剂的加入量应比未经氧化处理的大;延长增黏搅拌时间有利于获得小孔径泡沫铝;其他条件相同时,泡沫铝的孔径和孔隙率随着发泡时间的延长而增大;孔隙率相近时,孔径小的泡沫铝,单向压缩应力应变屈服平台较高,吸能能力也较大。     

铁、镁含量及热处理对压铸铝硅合金组织和拉伸性能的影响

采用普通压铸和真空压铸工艺制备了铁和镁含量不同的铝硅合金,并对它们进行固溶和时效热处理,研究了铁、镁含量对普通压铸合金组织和拉伸性能的影响,以及热处理对真空压铸合金拉伸性能及断口形貌的影响。结果表明:当铝硅合金中镁的质量分数为0.55%时,铁的质量分数不能超过0.60%,否则过量的铁易生成针片状Al9Fe2Si2相,该相会恶化合金的拉伸性能;镁元素的添加能使针片状Al9Fe2Si2相转变为Al8Mg3FeSi6相,在一定程度上消除铁元素的有害影响,提高合金的拉伸性能;辅以真空条件可使压铸合金的抗拉强度提高12%,热处理可使真空压铸合金的抗拉强度提高26.17%。     

闭孔泡沫铝的表面积与耐腐蚀性能

通过建立闭孔泡沫铝表面积模型,并进行相应的腐蚀试验,研究了泡沫铝孔结构参数与表面积和耐腐蚀性能的关系.结果表明:平均孔径一定时,材料孔隙率越大,实际表面积越大;孔隙率一定时,平均孔径越小,实际表面积越大;闭孔泡沫铝的耐腐蚀性远低于实体金属,在孔径相近情况下,随孔隙率的增大,耐腐蚀性能下降;孔隙率增加,使材料耐腐蚀性能下降的根本原因是表面积的增大.     

温度对2297-T87铝锂合金拉伸性能的影响及不同温度拉伸后的显微组织

对2297-T87铝锂合金在25～175℃下进行了拉伸试验,研究了温度对该合金拉伸性能的影响,观察了拉伸后的显微组织。结果表明:随着温度升高,合金的抗拉强度和屈服强度降低,伸长率增大;当温度升至175℃时,合金的抗拉强度和屈服强度为室温(25℃)时的77.72%和82.03%,合金仍具有较高的强度;在25～175℃拉伸后,合金的显微组织相似,均主要由轧制变形晶粒和少量细小再结晶晶粒组成。     

用铝粉作增粘剂制备泡沫铝

采用熔体发泡法制备了孔结构均匀、孔隙率高的泡沫铝材料,系统研究了铝粉(增粘剂)含量、增粘搅拌时间、保温时间和发泡剂的含量对孔隙率和孔结构的影响。对铝粉在铝熔体中的增粘机理以及在发泡过程中对气泡的稳定作用进行了讨论。结果表明:加入质量分数5％铝粉,搅拌时间7 min,发泡剂TiH2质量分数1．5％,保温5 min的条件下,可以得到孔结构均匀、孔隙率约75％的泡沫铝硅合金材料。     

无需增黏熔体发泡法制备泡沫铝及其压缩性能

以CaCO3为发泡剂,加入基体质量1.0%~3.0%的镁,在不使用增黏剂的情况下采用熔体发泡法制备出了孔结构均匀、孔隙率在62.4%~84.0%的泡沫铝,研究了镁的添加对铝熔体发泡效果的影响,最后考察了泡沫铝的压缩性能。结果表明:在铝熔体中添加适量的镁有利于形成孔结构均匀的泡沫铝,CaCO3与熔体发生产气反应后,产生的金属氧化物颗粒对铝熔体有增黏作用,可以提高熔体黏度,并可以存在于胞壁中,有利于小孔径胞孔的形成;但泡沫铝胞壁中存在的大量微孔会导致泡沫铝压缩性能降低。     

采用新型硬脂酸造孔剂烧结制备多孔NiTi合金的结构及性能

采用可低温分解的硬脂酸颗粒为造孔剂结合梯级粉末烧结法制备了多孔Ni50.8Ti49.2合金,分析了其孔隙形貌、相变温度及力学性能等,并与采用碳酸氢铵和尿素造孔剂的多孔合金进行了比较。结果表明:采用硬脂酸造孔剂制备的多孔NiTi合金的孔隙接近球形、边缘圆整,孔隙率可控,合金具有优良的力学性能和稳定的线性超弹性;随着孔隙率的增大,其相变温度降低,抗压强度下降明显,形状回复率也降低;与另两种造孔剂相比,相同孔隙率下,采用硬脂酸造孔剂制备的多孔合金的力学性能较优,但形状记忆效应较差。     

孔结构参数对闭孔泡沫铝合金超声衰减性能的影响

研究了闭孔泡沫铝合金孔结构参数对其超声衰减性能的影响。结果表明：闭孔泡沫铝合金在1～10MHz范围内是一种具有良好超声衰减性能的轻质材料。其超声衰减系数α随孔径d的减小、孔隙率Ps的增加和比表面积Sv的增加而增大。     

Characterization of the tensile properties of friction stir welded aluminum alloy joints based on axial force,traverse speed,and rotational speed

Friction stir welding (FSW) process has gained attention in recent years because of its advantages over the conventional fusion welding process. These advantages include the absence of heat formation in the affected zone and the absence of large distortion, porosity, oxidation, and cracking. Experimental investigations are necessary to understand the physical behavior that causes the high tensile strength of welded joints of different metals and alloys. Existing literature indicates that tensile properties exhibit strong dependence on the rotational speed, traverse speed, and axial force of the tool that was used. Therefore, this study introduces the experimental procedure for measuring tensile properties, namely, ultimate tensile strength (UTS) and tensile elongation of the welded AA 7020 Al alloy. Experimental findings suggest that a welded part with high UTS can be achieved at a lower heat input compared with the high heat input condition. A numerical approach based on genetic programming is employed to produce the functional relationships between tensile properties and the three inputs (rotational speed, traverse speed, and axial force) of the FSW process. The formulated models were validated based on the experimental data, using the statistical metrics. The effect of the three inputs on the tensile properties was investigated using 2D and 3D analyses. A high UTS was achieved, including a rotational speed of 1050 r/min and traverse speed of 95 mm/min. The results also indicate that 8 kN axial force should be set prior to the FSW process.     

Study of Al-alloy foam compressive behavior based on instrumented sharp indentation technology

The stress-strain relation of aluminum (Al) alloy foam cell wall was evaluated by the instrumented sharp indentation method. The indentation in a few micron ranges was performed on the cell wall of Al-alloy foam having a composition of Al-3wt.%Si-2wt.%Cu-2wt.%Mg as well as its precursor (material prior to foaming). To extract the stress-strain relation in terms of yield stressσ _y, strain hardening exponentn and elastic modulusE, the closed-form dimensionless relationships between load-indentation depth curve and elasto-plastic property were used. The tensile properties of precursor material of Al-alloy foam were also measured independently by uni-axial tensile test. In order to verify the validity of the extracted stress-strain relation, it was compared with the results of tensile test and finite element (FE) analysis. A modified cubicspherical lattice model was proposed to analyze the compressive behavior of the Al-alloy foam. The material parameters extracted by the instrumented nanoindentation method allowed the model to predict the compressive behavior of the Al-alloy foam accurately.     

ABOw／SnO2／6061Al合金基复合材料的高温拉伸试验

通过分析ABOw／SnO2／6061Al合金基复合材料的高温拉伸数据,提出了一种试验数据修正方法,从而在一定程度上减小了试验误差,有利于得到较为真实的试验数据。     

钙、镧和锶复合添加对AZ91D合金显微组织及力学性能的影响

利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等研究了在AZ91D合金中复合添加钙?镧?锶对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:在AZ91D合金中同时加入钙、镧、锶后,其显微组织相比于钙、镧或钙、锶二元添加得到组织明显细化,析出相Mg17Al12由半连续分布变为断续状;其抗拉强度得到显著提高,达到了201 MPa,比AZ91D合金的提高了28.8%。     

稀土钇对Zn-25Al铸态组织及力学性能的影响

以Zn-25Al合金为基体材料,通过常规铸造方法制备了不同稀土含量的锌铝合金。采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机、硬度计等分析研究了稀土Y对试验合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,添加稀土钇后,在锌铝合金中,其与Al、Zn等元素形成硬度高、热硬性好的复杂成分化合物且分散于晶界和枝晶中,细化了组织,有效地阻碍了高温时基体的变形和晶界移动。随着钇含量的增加,在室温、100℃和180℃3个温度下合金的抗拉强度和硬度基本上呈先升后降的趋势。当钇含量为0.6%时合金的综合性能最好,高温强度和硬度提高显著。180℃时的抗拉强度比不加Y时提高33.3%,硬度提高64.9%。当钇含量超过0.6%时力学性能下降。     

电极形状对铝-钢点焊接头组织及力学性能的影响*

研究6061-T6铝合金-SUS301L不锈钢异种金属电阻点焊接头的微观组织特点及电极形状的影响规律。结果表明,铝-钢点焊接头具有熔-钎焊特征,铝合金熔核由α-Al胞状晶、胞状树枝晶和树枝晶组成,铝/钢界面层具有双层结构,靠近铝熔核侧主要为细针状Fe₄Al₁₃,靠近不锈钢侧主要为Fe₂Al₅金属间化合物,接头主要为界面断裂模式,铝/钢界面是点焊接头最薄弱的区域。电极形状对铝合金-不锈钢点焊接头具有明显的影响。获得的优化电极形状为：不锈钢侧为圆形平面电极,电极端面直径为10 mm;铝合金侧为球面电极,球面半径为35 mm。在优化电极条件下,铝合金-不锈钢点焊接头的熔核直径、拉剪力及压痕率分别为7.5 mm、4.7 kN和13.5%。与采用F型电极相比,其熔核直径和拉剪力分别提高53.1%和56.7%,压痕率降低47.3%。因此,采用优化电极更有利于改善铝合金-不锈钢电阻点焊接头的力学性能及表面质量。     

Al-Cu合金片对钢/铝异种金属激光-MIG复合焊接头组织和性能的影响

采用PLC系统控制的激光-MIG复合焊接工艺对Q890钢/6063铝合金进行异种金属焊接,研究了钢侧坡口表面添加Al-Cu合金片对接头显微组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明:激光-MIG复合焊接接头具有典型的熔钎焊特征;未添加Al-Cu合金片的接头界面层由舌状相Fe2Al5和粗大针状相Fe4Al13组成,厚度约18μm,添加Al-Cu合金片后由舌状相(Fe,Cu)2Al5和细小絮状相(Fe,Cu)4Al13组成,厚度约为9μm,焊缝区与热影响区的组织与未添加Al-Cu合金片时的相似;添加Al-Cu合金片的接头界面层硬度比未添加Al-Cu合金片的低约59HV;添加Al-Cu合金片的焊接接头的抗拉强度比未添加Al-Cu合金片的提高了109.8%,未添加和添加Al-Cu合金片的焊接接头均在界面层断裂。     

渗铝层对一种定向凝固镍基高温合金拉伸性能的影响

研究了渗铝层对一种定向凝固镍基高温合金在不同温度下拉伸性能的影响。结果表明:在较低温度(<870℃),渗铝层使合金的拉伸强度和塑性有所降低,但降低的幅度较小;在1 030℃时对强度基本没有影响,但塑性明显降低;在较低的拉伸温度下,渗铝层脆性断裂引起的缺口效应是其拉伸性能降低的主要原因。     

预热对二次泡沫化法制备泡沫铝合金孔结构的影响

采用温度实时采集及位移传感器计算机系统对二次泡沫化温度和时间等参数对制备泡沫铝合金的孔结构(孔径及其均匀性)及孔形成过程的影响进行了研究,并探讨了预热对二次泡沫化法制备泡沫铝合金孔结构的影响.结果表明:二次泡沫化过程可分为缓慢增长、快速增长和坍塌三个阶段;二次泡沫化过程中的非均匀温度场是导致难以获得孔结构均匀泡沫铝合金的主要原因;采用预热方法可显著改善二次泡沫化过程中的温度场,从而获得孔结构均匀性较好的泡沫铝合金.