不同预弯半径下2A12铝合金时效成形

研究2A12铝合金在不同预弯半径下的时效成形,并考察时效成形与人工时效后合金的微观组织和力学性能的差异.结果表明:与人工时效相比,时效成形过程中,由于应力的存在,使得合金在时效成形后晶粒被进一步压扁拉长,晶内沉淀相由点状变为长条状且呈现出一定的方向性,同时,其位错形态由位错圈或蜷线位错向长直态位错转变.时效成形后,合金的拉伸性能和断裂韧性均比人工时效时的略有降低,回弹率随预弯半径的增大而增大.预弯半径的变化对沉淀相的尺寸和数量以及时效成形后合金的力学性能均无明显影响.     

不同时效态7050铝合金时效成形中析出相对应力松弛行为的影响

铝合金时效成形方法结合了合金的蠕变松弛和析出强化作用,作为一种先进的整体壁板制造技术倍受航空制造业青睐。7xxx系铝合金在时效成形过程中的应力松弛行为受到合金内析出相与位错蠕变交互作用的影响从而制约着成形后零件质量与性能。本文采用设计的应力松弛试验研究了不同时效态(固溶态,欠时效态和峰时效态)7050铝合金内析出相对时效成形过程中应力松弛行为的影响,并通过位错热激活动力学参数计算和显微组织表征分析析出相与位错运动的交互作用。结果表明时效成形过程中析出相对位错热激活运动有明显地阻碍作用,因此含有不同尺度析出相铝合金的应力松弛行为表现不同,随着析出相尺度的增加合金应力松弛速率减缓,应力松弛极限增大。不同时效态7050铝合金位错激活体积计算和显微组织表征结果都证明了应力松弛过程中析出相增大对位错运动的阻碍作用也越显著。峰时效态7050铝合金的位错激活体积最大,时效成形后塑性应变的转化率最低。此外,时效成形过程中,7050铝合金内析出相对位错热激活的阻碍作用引起了槛应力现象,且随着析出相的增大槛应力也逐渐增大。     

时效前冷变形对Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金组织及力学性能的影响

对热轧态Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金进行固溶+时效和固溶+冷轧+时效处理,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能力学试验机等研究了各状态合金的微观组织及力学性能。结果表明,冷轧可使饱和Al-Zn固溶体分解,并动态析出Zn相,同时冷轧还促使合金晶粒细化以及位错增殖。人工时效可使合金内析出高密度η′相,而冷轧所导致的高密度位错促进了析出过程并加速了η′相向η相的转变。时效前冷轧可明显优化Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金的力学性能,Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金经固溶+冷轧+70 ℃人工时效后,其屈服强度和极限抗拉强度分别为413和462 MPa,其强化机理包括细晶强化、位错强化和析出强化。而120 ℃时效会加速位错湮灭,从而削弱位错强化效果。     

直流电流对Cu-0.86Cr合金电导率及时效速率的影响

研究了不同时效时间下电流对Cu-0.86Cr合金时效后最大电导率和时效速率的影响,并与传统无电流作用下时效的结果进行了比较.结果表明,直流电流下时效合金的最大电导率由无电流时的47.92 MS/m提高到了48.23 MS/m;同时直流电流促进了合金的时效速率,其中时效6h时有无电流下时效合金的电导率分别为其最大电导率的98％和94％,其原因一方面是通电条件下合金试样自身电阻产生焦耳热促进时效析出,另一方面电流作用时合金中漂移电子对合金内部空位和位错产生电子风力的作用,促进空位位错的运动,空位对、空位群的形成和大量位错为合金中溶质原子的析出提供形核场所,促进析出.     

位错阵列对Mg-Gd-Y-Zr合金析出行为的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备研究了Mg-9.5Gd-3.8Y-0.6Zr合金在单向锤锻以及265℃人工时效后的显微组织。结果表明:在440℃锤锻后的Mg-Gd-Y-Zr合金中出现了大量由平行排列的短位错组成的位错阵列。这些位错阵列在晶粒内部具有近似相同的取向,彼此之间的间距约为0.3～1.4μm。由于位错阵列是高储能、大畸变区域,在后续时效过程中有诱导第二相析出作用。人工时效时,β'相会优先在位错阵列上形核和长大,取向相同且均匀的分布在位错阵列上,形成析出相链。高温时效下溶质原子扩散加剧,位错阵列会对周围的稀土溶质原子产生强烈的吸引,导致沿着析出相链形成无沉淀析出区域(PFZ)。     

LY12合金在拉伸变形中的微观结构

利用透射电子显微镜观察了不同时效处理的ＬＹ１２铝合金经各拉伸变形度后的亚结构。对于自然时效及１９０℃人工时效的合金，随变形度增大，亚结构由长、直的的位错线变成短、弯的位错线，形成位错条带及位错密度大幅度提高，造成应力一应变曲线上加工硬化率低及屈服强度提高的特征。而３５０℃过时效的合金，随变形度增大，在第二相（Ｓ）周围形成位错环，并与基体位错交互作用，形成位错塞积及高密度位错，造成应力一应变曲线上加工硬化率高、屈服强度低的特征。     

预变形对Al-4.5Cu-0.8Mg合金组织和性能影响

通过对挤压后的Al-4.5Cu-0.8Mg合金棒材进行变形量为0、2%和8%的预拉伸处理,然后进行人工时效处理,研究预变形对Al-4.5Cu-0.8Mg合金人工时效后的硬度、室温拉伸性能和显微组织的影响。结果表明,随着预变形量的增加,合金的时效响应加快,其强度达到峰值的时间逐渐缩短,且峰值强度明显提高。时效前的预变形处理能显著细化合金沉淀析出相,并随预变形程度的增加,析出强化相越弥散、越细小,这有利于阻碍位错的运动和提高合金的强度。     

锌基合金塑性成形的研究

锌基合金（ＺＡ２２，ＺＡ２７）可以挤压和轧制成形，但挤压成形塑性偏低。通过固溶后自然时效处理，可有效地提高合金的综合力学性能；挤压后直接人工时效，可有效地提高合金的塑性。     

2124合金淬火后的室温停留效应

为了探明2124合金的淬火后室温停留效应对合金力学性能的影响并找到应对措施,运用拉伸试验、硬度试验、电导率测试、DSC测试、XRD实验、EDS、TEM实验手段对2124合金淬火后室温停留不同时间的力学性能、相变过程及显微组织进行分析。结果表明:合金淬火后室温停留降低2124合金随后185℃人工时效的峰值强度,屈服强度最大降低60 MPa,伸长率略有升高,但低于1.5%;室温停留阶段合金内部析出物为GPB区,并且位错密度降低;室温停留24 h后185℃人工时效阶段主要强化相S相的析出激活能由淬火后直接时效的56.8k J/mol上升至72.7 k J/mol,室温停留阶段位错密度的降低抑制了S相的非均匀析出是导致S相析出激活能升高的原因之一;在淬火后对材料进行3%冷变形即可消除室温停留对2124合金强度、硬度带来的不利影响。     

蠕变时效对欠时效7075铝合金力学性能的影响

采用单轴蠕变拉伸和无应力人工时效实验对比,系统研究了蠕变时效对欠时效态7075合金力学性能的影响,并通过EBSD、SEM、TEM观察,表征位错和析出相等组织随蠕变时效时间的演变规律,定量研究了力学性能与微观组织演变之间的关系。结果表明,欠时效态7075铝合金经过蠕变时效后,保持高强度的同时塑性明显提升。合金的力学性能对蠕变应力比较敏感,在260 MPa、426 K下蠕变时效6 h的试样屈服强度最高,达到537.9 MPa,与人工时效样品相比,蠕变时效样品韧窝分布更为密集,晶粒更偏向于高Schimid因子取向,相对于人工时效样品伸长率提升15%。TEM结果表明,晶内主要为η′相,并且随着蠕变时效时间的延长,晶内析出相的尺寸由2 h的3.04 nm增加到6 h的4.27 nm,体积分数从0.22%增加到0.46%,晶界析出相尺寸增加,发生由连续向间断的转变。EBSD结果表明,所有样品中的再结晶、亚晶比例没有明显变化,平均晶粒尺寸保持在80μm左右,几何必须位错(GND)的分布随着蠕变时效时间的延长先减少再增多。通过屈服强度贡献模型计算发现,晶界强化贡献基本保持在17 MPa左右,位错强化和...     

Si含量和热处理制度对铸造Al-Si合金组织和性能的影响

为提高铸造Al-Si合金的力学性能,研究了Si含量和热处理制度对Al-Si合金组织和性能的影响。结果表明,Si含量、固溶冷却介质、固溶温度、时效时间、时效温度对Al-Si合金硬度的影响依次减小。Al-Si合金的最优Si含量及热处理制度为Si含量12%,480 ℃固溶120 min,盐溶液冷却及175 ℃时效90 min。随着Si含量的增加,Al-Si合金硬度和抗拉强度提升;但当Si含量超过共晶点时,方块状初生硅相析出,易形成应力集中使得合金强度降低,断裂方式由韧性断裂变为解理断裂。铸态Al-Si合金中共晶硅为长针状,经最优工艺热处理后,长针状转变为短棒或颗粒状,共晶硅更加分散,在拉伸过程中应力集中减少,位错运动阻力增加,使得Al-Si 合金的力学性能提高。     

热处理工艺对单辊搅拌冷却成形Al-Mg-Sc合金组织和力学性能的影响

采用单辊搅拌冷却技术(Shearing-cooling-rolling,简称SCR技术)和在线固溶处理方法制备Al-3Mg-0.5Sc合金线材,研究不同热处理工艺对合金线材的微观组织和力学性能的影响。结果表明:SCR技术对合金线材产生强烈的单辊剪切塑性变形,在铝基体中产生大量的位错及初生Al3Sc强化相粒子,初生Al3Sc强化相粒子与热处理过程中沉淀析出的大量更为细小的次生Al3Sc强化相粒子共同与位错交互作用。当合金线材采用T6(SCR成形、在线固溶并人工时效)热处理制度时,320℃时效2h后合金线材的抗拉强度为353MPa;当采用T8(SCR成形、在线固溶、冷拔加工并人工时效)热处理制度时,合金材料的抗拉强度为378MPa;当采用T9(SCR成形、在线固溶、人工时效并冷拔加工)热处理制度时,合金线材的抗拉强度为435MPa。     

Creep aging behavior of retrogression and re-aged 7150 aluminum alloy

Creep aging behavior of retrogression and re-aged (RRAed) 7150 aluminum alloy (AA7150) was systematically investigated using the creep aging experiments, mechanical properties tests, electrical conductivity tests and transmission electron microscope (TEM) observations. Creep aging results show that the steady-state creep mechanism of RRAed alloys is mainly dislocation climb (stress exponent≈5.8), which is insensitive to the grain interior and boundary precipitates. However, the total creep deformation increases over the re-aging time. In addition, the yield strength and tensile strength of the four RRAed samples are essentially the same after creep aging at 140 °C for 16 h, but the elongation decreases slightly with the re-aging time. What's more, the retrogression and re-aging treatment are beneficial to increase the hardness and electrical conductivity of the creep-aged 7150 aluminum alloy. It can be concluded that the retrogression and re-aging treatment before creep aging forming process can improve the microstructure within grain and at grain boundary, forming efficiency and comprehensive performance of mechanical properties and electrical conductivity of 7150 aluminum alloy.     

Effect of artificial aging on the deformation behavior of an Al-1.01Mg-0.68Si-1.78Cu alloy

The influences of artificial aging on the microstructures and mechanical properties of an AI-1.01Mg-0.68Si-1.78Cu alloy were investigated.The detailed fracture surfaces,precipitates,and dislocation structures were also examined through scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM).The results show that the tensile strengths exhibit two peak values and reach saturated values with increasing aging time,while the elongation decreases sharply to the minimum value and changes slightly later.The deformation and fracture behaviors arc also closely related to the aging conditions.     

FSW对2A12铝合金时效成形的影响

为评价2A12铝合金FSW构件的时效成形工艺,研究了FSW对2A12铝合金时效成形的影响,设计了以时间为参数变量的带焊缝与不带焊缝时效成形工艺的对比试验,并进行FSW焊件与非焊件时效成形力学性能对比研究及成形性分析。结果表明,在其他条件相同的情况下,非焊接试样时效成形时,最佳回弹时效时间为10h,回弹率达25.41%;FSW焊件时效成形时,最佳回弹时效时间为8h,回弹率达33.49%。非焊接试样时效时间8h,抗拉强度达到463.4MPa;FSW试样时效时间8h时,抗拉强度达到354.1MPa。经时效成形处理的非焊接试样和FSW试样的强度均有提高,且非焊接试样的硬度明显高于焊接试样。FSW工艺对时效成形试样的回弹、力学性能及表面硬度均产生了不同程度的负面影响。     

2124铝合金蠕变时效中的析出位向效应

针对2124铝合金在人工时效、蠕变时效和预变形后蠕变时效3种不同状态下的力学性能与微观组织,研究了强化相的析出行为。结果表明,蠕变时效试样的力学性能比人工时效试样的明显下降,其中屈服强度下降了14％,抗拉强度下降了6．2％,伸长率下降了21％。而有形变的蠕变时效试样的力学性能则有明显改善,并接近人工时效试样的。此外,研究了2124铝合金蠕变时效过程中析出位向效应的形成与抑制机理,其关键在于位错的影响。     

2324铝合金蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法。该成形方法适于成形可时效强化型合金的整体带筋和变厚度大曲率复杂外形和结构的整体壁板构件,被认为是下一代大型民用飞机特别重要的金属成形工艺之一。文章根据蠕变试验数据,确定了2324铝合金蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件ABAQUS/Standard,通过编写蠕变子程序,对2324铝合金板单曲率弯曲、蠕变和回弹进行了有限元分析。     

Formability and strengthening mechanism of AA6061 tubular components under solid granule medium internal high pressure forming

A new technological process of tube forming was developed, namely solution treatment → granule medium internal high pressure forming → artificial aging. During this process, the mechanical properties of AA6061 tube can be adjusted by heat treatment to satisfy the process requirements and the processing method can also be realized by granule medium internal high pressure forming technology with the features of convenient implementation, low requirement to equipment and flexible design in product. Results show that, at a solution temperature of 560 °C and time of 120 min, the elongation of AA6061 increases by 313%, but the strength and the hardness dramatically decrease. At an aging temperature of 180 °C and time of 360 min, the strength and hardness of AA6061 alloy are recovered to the values of the as-received alloy. The maximum expansion ratio (MER) of AA6061 tube increases by 25.5% and the material properties of formed tube reach the performances of raw material.