AA2195铝锂合金的热变形行为

通过Gleeble-3500热模拟实验机上进行热压缩实验,研究了变形温度为400~500℃,应变速率为0.01~10s~(-1)时2195铝锂合金的热变形行为。通过金相显微镜研究了热变形中显微组织的演变。研究结果表明,该合金流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大。该合金流变应力可采用Zener-Hollomon参数来描述,在获得流变应力σ解析表达式中A=7.08018×1012 s~(-1)、α=β/n1=0.01473、n1=5.42929,其热变形激活能为Q=190.27kJ/mol。热加工图表明AA2195铝锂合金适宜加工区为400~430,442~473℃,应变速率为0.01~0.2s~(-1)以及温度范围为477~500℃,应变速率为0.01~0.3s~(-1)的区域。     

2195铝锂合金热变形流变行为与热加工图研究

目的 研究2195铝锂合金在实验温度360~510 ℃、应变速率0.01~10 s⁻¹条件下的热压缩变形行为,建立其本构模型及热加工图,获取该合金的安全加工工艺参数。方法 采用Gleeble−3500热模拟试验机进行热变形实验,分析合金的流变行为及热加工图,结合微观组织阐述其热变形机理,并对所得最优参数进行热挤压实验验证。结果 2195铝锂合金的流变应力随变形温度增加而减小,随应变速率增加而增加;其热激活能Q为203.643 9 kJ/mol、结构因子A为1.943 9×10¹⁴、应力因子α为0.013、应变硬化指数n为5.883 9。确定合金的主要失稳区工艺参数区间为379~420 ℃、0.75~10 s^–1和480~510 ℃、1～10 s⁻¹,安全加工区间为440~510 ℃、0.01~0.25 s⁻¹。铸态2195铝锂合金的屈服和抗拉强度分别仅为(179±6)MPa和(239±11)MPa,经热挤压实验后分别达到(605±6)、(633±3)MPa,分别提高了3.5和2.6倍;铸态合金的显微硬度仅为(115±1)HV,热加工后型材达到(178±4)HV,相较于铸态合金增加了54%。结论 2195铝锂合金的流变行为符合正应变速率敏感特征,其安全加工区域集中在高温低应变速率区,主要发生了动态再结晶,实验型材在此区域表现出卓越的力学性能。     

2195铝锂合金超声振动辅助搅拌摩擦焊接工艺研究

采用新型超声振动辅助搅拌摩擦焊接设备实现了4 mm厚的2195铝锂合金轧制板的焊接,比较和分析了施加超声对焊缝宏观金相组织、显微硬度与接头拉伸性能的影响,研究了工艺参数对铝锂合金超声振动辅助搅拌摩擦焊缝成形及接头力学性能的影响规律.结果表明:在相同工艺参数条件下,施加超声振动能量能够改善2195铝锂合金搅拌摩擦焊接成形性,促使焊核区塑性材料流动增强,同时减少甚至消除常规搅拌摩擦焊接头内部的孔洞缺陷;在焊缝的上部及中部,由于超声的作用,焊核区的显微硬度得以提高,而焊缝底部变化不大;接头的断口均呈现出韧性断裂模式,施加超声振动能量后的接头的伸长率得以提高,其断口韧窝更加细小均匀;在所研究的工艺参数范围内,接头的最高抗拉强度为282.8 MPa,最大伸长率为11.5％.在转速为600 r/min,焊接速率为225 mm/min条件下,施加超声使接头抗拉强度提高了17.5 MPa,伸长率提高了3.7％.     

定向凝固 NiAl/Cr(Mo,Hf)合金的微观组织及力学性能

研究了定向凝固NiAl-28Cr-5.85Mo-0.15Hf合金的微观组织与在293～1373K温度范围内的力学性能.结果表明:合金是由NiAl枝晶轴和枝晶间区(NiAl和Cr(Mo)相的共晶)组成的.经过长期固溶时效处理NiAl/Cr(Mo)合金析出少量弥散分布的Huesler相,其余Hf以固溶体方式存在.DSNiAl-28Cr-5.85Mo-0.15Hf合金具有明显的韧脆转变行为,韧脆转变温度依赖于应变速率.室温拉伸断口呈现明显的解理断裂,而韧脆转变温度在以上时,合金具有较大的变形量,断口上有许多韧窝,呈现明显的塑性断裂特征.     

不同温度下AM80镁合金的动态力学响应及本构建模

为构建可准确预测镁合金动态力学响应的统一本构模型,采用分离式霍普金森压杆装置对AM80镁合金进行高速冲击实验,变形温度为298 K、423 K和523 K,应变速率为1 100～5 000 s-1 .结果表明:AM80镁合金具有明显的应变速率敏感性.变形温度为298 K时,镁合金的流变应力表现为正应变速率敏感性,当应变速率增至5 000 s-1的变形后期,镁合金的流变应力则表现为负应变速率敏感性;变形温度为423 K和523 K时,镁合金的流变应力表现为正应变速率敏感性,当应变速率高于临界值时,镁合金的流变应力则表现为负应变速率敏感性.将应变速率强化参数C和应变硬化参数n修正为变形温度T的函数,优化了Johnson-Cook本构模型,本构拟合结果与实验结果的误差在±10%范围内,其相关系数( R)和平均相对误差(AARE)分别为0. 987、3. 88% ,说明所建本构模型能够准确预测AM80镁合金在不同变形条件下的流变应力行为.     

2A97 铝锂合金超塑变形规律及其本构方程

目的研究2A97铝锂合金在390~470℃温度范围和3×10-4~3×10-2s-1应变速率范围内的超塑变形行为,揭示温度和应变速率对延伸率和峰值应力的影响规律,并建立超塑拉伸变形本构方程。方法采用单轴超塑拉伸试验方法进行研究。结果当变形应变速率低于3×10-3s-1时,2A97铝锂合金真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征;当应变速率高于3×10-3s-1时,则呈现软化特征。在450℃,应变速率为1×10-3s-1条件下,达到最大延伸率600%。结论 2A97铝锂合金具有良好的超塑变形性能,其应变速率敏感性指数m平均值为0.35,超塑变性激活能Q值为145.87 k J/mol,远高于纯铝自扩散激活能65.6 k J/mol,表明此时铝锂合金变形机制仍以晶内滑移为主。     

ZK60镁合金热压缩变形行为

为了研究ZK60镁合金的热变形行为,采用Gleebe-1500热模拟机在变形温度为423～673K、应变速率为0.001～10s-1条件下对合金进行的热压缩试验.分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立合金流变应力本构方程,并观察合金变形过程中的显微组织演变.结果表明:变形温度低于473K且应变速率大于0.1s-1时试样发生宏观开裂;在变形温度较高和应变速率较低时,合金真应力-真应变曲线具有动态再结晶特征.随变形温度升高和应变速率的降低流变应力减小,热压缩后的组织中再结晶现象越明显;应变速率越高,再结晶晶粒越细小.     

2060-T8E30铝锂合金的高温拉伸变形行为及显微组织研究

利用Sans CMT4104型拉伸试验机、光学显微镜、电子显微镜研究变形温度、应变速率对2060铝锂合金热变形行为与显微组织的影响，分析合金在不同热变形条件下的真应力-真应变曲线，并结合Zener-Hollomon方程得到合金的热变形参数。通过对合金第二相、空洞、断口形貌的观察，研究了合金热拉伸显微组织的演变规律。结果表明：高温拉伸时合金的峰值应力随变形温度的升高和应变速率的减小而下降。合金的延伸率随变形温度的升高而提高，随应变速率的减小先提高后降低，在500℃/0.01 s^-1条件下延伸率最佳，达到170%。通过计算，得到合金的变形激活能为227.28 kJ/mol。显微组织显示，随着变形温度的升高和应变速率的减小，空洞的数量增多、尺寸增大；在变形温度为475～500℃时，合金析出了第二相并发生了几何动态再结晶。     

应变速率对Al-Zn-Mg合金室温拉伸性能的影响

研究了应变速率对Al-Zn-Mg合金室温拉伸性能的影响。结果表明,随着试验过程中应变速率的增加,Al-Zn-Mg合金的极限抗拉强度(R_m)略有增加,屈服强度(RP0.2)明显上升,伸长率(A%)显著下降。断口显微分析表明,在应变速率较低时,Al-Zn-Mg合金材料的断口中韧窝组织较多,主要以韧性断裂为主;随着应变速率不断增加,表现出韧性断裂和脆性断裂。金相显微分析表明,随着应变速率的增加,断口的纵剖面晶粒伸长减少,并出现一些细小的析出相。此外,基于Fields-Backofen本构方程模型,定量分析计算了应变速率对Al-Zn-Mg合金拉伸性能的影响。     

2195铝锂合金的各向异性研究

通过拉伸力学性能测试和断口形貌分析,研究了2195铝锂合金冷轧薄板的各向异性随时效时间变化的规律.结果发现:在150℃时效条件下,峰值时效前,随时效时间的增加,合金的各向异性程度逐渐下降,过时效时合金的各向异性比峰值时效时有所增加;延伸率各向异性大于强度各向异性.150℃/24h时效时,与轧向成0°和45°方向试样的断裂机理不同,存在断裂方式的各向异性.最后对该合金各向异性的主要形成机理进行了初步探讨.