国产与进口5083-H116铝合金微观组织及疲劳裂纹扩展速率研究

研究了国产与进口5083-H116态铝合金轧制薄板材（厚度3 mm）的微观组织及其疲劳裂纹扩展行为。结果表明,国产与进口5083铝合金化学成分均满足相应标准要求。国产与进口5083铝合金显微组织均存在较多的粗大第二相,但后者的数量更多;相对于国产合金,进口合金晶粒尺寸更加细小、分布更加均匀。沿板材横、纵向,国产合金的抗拉强度和屈服强度皆高于进口合金,而延伸率相反。进口合金的疲劳裂纹扩展速率低于国产合金,在ΔK=15 MPa·m^1/2时,其裂纹扩展速率降低了32%以上。疲劳断口皆呈3个典型区域：裂纹萌生区均出现疲劳辉纹,相对于进口合金,国产合金较平坦且存在分层现象;稳态扩展区皆有明显疲劳辉纹,辉纹间距分别为0.405 5μm和0.282 3μm;瞬断区内,进口合金具有数量更多、尺寸更小的韧窝。     

微观组织对5083 H116铝合金板腐蚀性能的影响

本文利用扫描电镜,光学显微镜和表面3D显微镜、晶间腐蚀和剥落腐蚀试验方法等研究两种厚度的5083 H116铝合金板微观腐蚀行为,结果表明:铝板不同厚度处其微观组织特征不同,如晶粒形状,β相(Mg2Al3或Mg5Al8)尺寸和含量等;β相含量较高的试样对晶间腐蚀比较敏感,发生再结晶的表面区域晶界上容易沉积连续的β相,晶间腐蚀试验后可观察到网状晶界;β相含量较低且均匀弥散分布的表面区域表现出较低的晶间腐蚀敏感性,冷变形后形成的平直且定向分布的晶界有利于晶间腐蚀向深处发展;铝板近表面β相较细小且分布均匀的区域表现出良好的抗剥落腐蚀性能,中心区域β相尺寸稍大,剥落腐蚀试验面腐蚀深度稍有增加,β相尺寸增大、含量增多则容易诱发点蚀。     

深冷处理对5083铝合金的组织及性能的影响

采用液相法和急冷急热的方法在-196℃下,深冷处理时间(6 h、24 h和28 h)和深冷处理次数(1次、2次、3次和5次)参数下对5083铝合金进行深冷处理。通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、涡流电导仪、万能试验机、电化学工作站等分别对5083铝合金的组织及力学性能、耐蚀性能等进行分析。研究结果表明:深冷处理能细化合金晶粒,且在深冷时间为6 h时,晶粒更加均匀细小且合金抗拉强度和屈服强度分别提高至410.7 MPa和152.5 MPa,而电导率并无明显下降。同时,材料的自腐蚀电流较未处理的样品降低了65.7倍,电压提高了24.9%,阻抗弧半径增加,材料的耐腐蚀性能得到显著提高。深冷次数为2次时,试样的力学性能和耐腐蚀性能也得以提高。为了获得优良的力学和耐腐蚀性能的5083铝合金,可选择对其进行短时2次深冷或6 h单次深冷处理。     

热处理对5083铝合金晶间腐蚀与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、硬度试验机和电子万用试验机等研究了合金的显微组织、晶间腐蚀情况和力学性能。结果表明,经过稳定化处理后的试样析出了不连续的第二相,稳定化处理和冷轧后的试样均无晶间腐蚀现象,试样在180℃下退火后,试样内形成了等轴晶粒,晶界上连续分布的β相,出现了晶间腐蚀现象,保温90h比15h晶界上析出β相更多,试样的晶间腐蚀更加明显;合金稳定化处理后硬度最高,冷轧后试样的硬度最低,在180℃下退火保温15和90h的硬度比冷轧后高,但低于稳定化处理后的试样,稳定化处理和退火后的试样的塑性较冷轧态好。     

固溶热处理对5083F铝合金耐腐蚀性能的影响

用5083F铝合金制造的船舶在海洋环境中以高速或高流速等状态运行时会受到少量腐蚀,适当的热处理可改善其耐腐蚀性能。通过硬度、转折电位、不同时效时间下的阴极极化电流密度及慢应变速率试验找到了防止腐蚀的最佳热处理条件,即在420℃下加热样品30 min,然后在水中冷却;最佳时效条件是样品在180℃下时效240 min。在海水中的慢应变速率试验(SSRT)显示,最佳条件下热处理略降低了试样的强度,但增加了伸长率和断裂时间,热处理提高了其抗腐蚀性能。     

表面处理对5083铝合金板胶接性能的影响

以α-氰基丙烯酸酯类瞬干胶为胶粘剂,采用剪切试验、接触角试验和扫描电镜观察系统研究了丙酮简单清洗、喷砂处理、阳极氧化处理以及偶联剂处理对5083铝合金板胶接接头剪切强度的影响。结果表明:经简单清洗后,所得胶接接头的剪切强度最低;在附着力和机械啮合的共同作用下,喷砂处理和阳极氧化处理胶接接头的强度得到了提高,其中阳极氧化处理的效果最为明显,与简单清洗胶接接头相比,剪切强度提高了223.1%;胶接前适当使用偶联剂可以使简单清洗和喷砂处理胶接接头的剪切强度提高,在该试验条件下,KH-550偶联剂体积分数为5%时,胶接接头的剪切强度均达到了最大值;但偶联剂使阳极氧化处理形成的纳米小孔不能发挥机械啮合作用,所得胶接接头的剪切强度相比未使用偶联剂的反而降低。     

5083铝合金整体壁板耐腐蚀性能研究

铝合金整体壁板具有质量轻、耐腐蚀等特点,在国外已广泛应用在船舶建造上。本文研究了5083铝合金整体壁板的抗剥落腐蚀和应力腐蚀性能,对其耐腐蚀性能和机理进行了深入的探讨。结果表明,在铝合金整体壁板组织中β相沿加工方向成行,不连续分布,未在晶界上出现连续的β相网膜结构,因此整体壁板具有良好的耐腐蚀性能。     

Na2MoO4对5083铝合金微弧氧化陶瓷膜组织和耐腐蚀性能的影响

在磷酸盐电解液中添加一定浓度的钼酸钠,采用微弧氧化技术在5083铝合金表面制备出完整的氧化膜,研究了钼酸钠浓度对氧化膜性能的影响。利用SEM、EDS和XRD研究了氧化膜的表面形貌、成分和结构,并采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)评价氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:随着钼酸钠浓度的增加,氧化膜的厚度先增后减,氧化膜表面的微孔数量逐渐减少,表面更加平整致密;氧化膜主要由γ-Al_2O_3组成,钼酸钠浓度对氧化膜成分和结构影响不明显;微弧氧化陶瓷膜提高了铝合金基体的耐腐蚀性能,当钼酸盐的浓度为1.0g/L时,氧化膜具有最低的自腐蚀电流和最高的阻抗模值,表现出最优的耐腐蚀性能。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

对8 mm厚5083-H321铝合金板进行了搅拌摩擦焊接试验,研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:该搅拌摩擦焊接头焊核区显微组织为细小的等轴晶组织,热机影响区为拉伸弯曲变形组织,热影响区非常窄,其晶粒尺寸与母材相当;综合接头表面形貌和拉伸性能得到较佳的搅拌摩擦焊接工艺参数为使用搅拌针为三棱形带螺纹、轴肩为内扣型的搅拌头,主轴转速为300 r·min^-1,焊接速率为120 mm·min^-1;在该工艺条件下接头表面成形良好,抗拉强度可达到母材的94.5%。     

动态应变时效对5083铝合金强度的影响

研究了不同应变速率对5083铝合金组织性能的影响。结果表明,随着应变速率的提高,合金强度呈下降趋势,在一定量的塑性变形之后,应力应变曲线出现锯齿状屈服行为。在快应变速率区间,应力锯齿方向朝上;在慢应变速率区间,应力锯齿方向朝下。分析认为,应变速率的降低带来的应力升高主要是由于位错与溶质原子的交互作用导致的,向上的应力锯齿对应于位错钉扎的过程,向下的应力锯齿对应于位错脱钉的过程。     

CMT+P焊接电流对5083铝合金焊接接头组织及力学性能的影响

采用不同焊接电流,对3 mm厚5083-H116铝合金板材进行CMT+P焊接试验,并对接头显微组织、拉伸性能、弯曲性能等进行检测。结果表明,焊接电流对接头力学性能和焊缝中心晶粒尺寸有显著影响;焊接电流增大,抗拉强度降低,焊缝中心晶粒尺寸增加。通过对CMT+P焊接参数进行调整,可以获得满足使用要求的焊接接头,抗拉强度281 MPa,达到母材的84.38%;屈服强度163 MPa,达到母材的67.92%;伸长率13.5%,达到母材的75%;焊缝中心为等轴晶,熔合线内侧为柱状晶。     

铝合金搅拌摩擦对接焊接头组织与性能研究

研究了5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头组织与性能,采用金相显微镜观察焊接接头各区域的微观组织,并对接头显微硬度和力学性能进行了测定。结果表明,5083铝合金搅拌摩擦焊焊核组织为动态再结晶生成的细小组织,强化相均匀分布;热机影响区由于动态再结晶和焊接热循环的双重作用,组织变化较大,晶粒有一定程度的长大,强化相有所细化;热影响区仅仅受到热循环作用,使得晶粒粗化和强化相出现聚集现象。搅拌摩擦焊接接头中心硬度与母材基本相当,热机影响区和热影响区由于焊接热输入的原因,使得硬度有所降低。搅拌摩擦焊室温拉伸性能和冲击性能不低于母材的,其中拉伸试样均断裂于母材,焊核室温冲击值达到母材的1.5倍以上,热影响区冲击值与母材的相当。     

5083铝合金扭动微动磨损实验研究EI北大核心CSCD

采用球-平面接触的模式,对GCr15钢球与5083铝合金在角位移幅值0．1°～10°和法向载荷15,50N时的扭动微动磨损进行实验研究。结果表明：摩擦扭矩-角位移幅值曲线（T-θ曲线）随着循环次数的增加有规律地发生变化,呈现3种基本类型,即直线状、椭圆状和平行四边形状。5083铝合金的扭动微动运行区域分为部分滑移区、混合滑移区、完全滑移区,部分滑移区的摩擦扭矩值持续较低,混合滑移区以及完全滑移区的摩擦扭矩值呈一定规律变化。结合SEM磨斑形貌分析可知部分滑移区损伤轻微,混合滑移区以及完全滑移区损伤较严重。通过研究确定了5083铝合金的运行工况微动图。     

5083/6063异种铝合金焊接头的低温拉伸性能研究

采用拉伸试验机,研究了5083/6063异种铝合金对接焊焊接头低温拉伸力学性能,通过扫描电子显微镜,对拉伸断口的组织形貌进行了观察分析。研究结果表明:实验温度为298 K、113 K、77 K时,抗拉强度依次为129 MPa、175 MPa、220.5 MPa,抗拉强度随温度降低而增大,延伸率随温度降低有稍微提高。对低温断口的微观形貌分析,断口呈现韧窝形貌,断口分析为韧性断裂。     

5083铝合金的热变形组织演变及晶粒度模型

通过等温压缩实验、光学显微镜与透射电镜研究了变形温度300~450℃、应变速率0.01~1s-1、真应变0.36~1.2范围内变形条件对5083铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:升高热变形温度或降低应变速率均可促进5083铝合金的动态再结晶发生,使变形后5083铝合金位错密度降低,再结晶晶粒尺寸增大;随着应变量的增加,变形后合金的位错密度降低,动态再结晶程度增大。根据唯象理论的指数模型,利用线性回归方法建立了5083铝合金动态再结晶晶粒度模型,模型计算值与实测值吻合良好,平均相对误差仅为4.6%。     

铝合金不同板厚相交处自动焊焊接质量保证措施

本文通过对某艇甲板5083H116铝合金在自动熔化极脉冲氩弧焊接时,在不同板厚相接处出现的问题进行分析,并通过试验确定保证措施,确保了焊接质量。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究

目的 研究5083铝合金搅拌摩擦焊接（FSW）的组织、力学性能和拉伸应变,分析接头的拉伸行为。方法 采用数码相机、光学显微镜、电子扫描显微镜等表征分析方法,对焊缝的表面宏观成形、微观组织、断口形貌进行分析;利用拉伸机、三维数字动态散斑应变测量分析系统和显微维氏硬度计对接头的力学性能和拉伸应变进行测试。结果 不同焊接工艺参数下FSW接头的最低抗拉强度为305 MPa,断后延伸率达到了14%以上;焊核区拉伸应变沿板厚方向呈现上高下低和上宽下窄的不均匀梯度分布,发生了较大程度的变形强化,直到拉伸应力达到抗拉强度。断裂失效前300/120接头的最大拉伸应变在晶粒粗大的母材区,500/120和500/200接头的最大拉伸应变则位于晶粒尺寸差异较大的后退侧焊核区与热力影响区交界处。接头拉伸断口宏观上均为45°剪切韧性断裂,微观上均以韧窝韧性断裂为主,而高热输入500/120接头出现脆性断裂特征,其延伸率明显降低。结论 高热力耦合输入使铝合金FSW接头薄弱区发生转变,强韧性降低。     

EIS Study on Pitting Corrosion of AA5083-H321 Aluminum-Magnesium Alloy in Stagnant 3.5% NaCl Solution

In this research, EIS （electrochemical impedance spectroscopy） technique was utilized to study the pitting corrosion behaviour of AA5083-H321 aluminum-magnesium alloy in 3.5% NaCl solution. Impedance spectra were obtained during 240 h of exposure of the sample to the test solution. The surface and cross-section of the samples were studied by scanning electron microscopy （SEM） and EDAX （energy dispersive analysis of X-ray） analysis. The results indicated that as the resistance of the passive layer on intermetallic particles is very small, this parameter on the sample surface layers is controlled by that of pure passive layer. However, the capacitors in the proposed equivalent circuit are replaced with the constant phase elements （CPE）, due to non-uniformity and occurrence of pitting corrosion on the surface. The outward diffusion of Al^＋3 ions through the passive layer and the thickening of this layer cause the impedance decrease in the first 24 h and increase afterwards. The detachment of intermetallic particles from some of pits and the accumulation of the corrosion products inside some others are factors that prevents the continuation of cathodic reactions on the top of the intermetallic particles.