喷丸改性对7050铝合金FSW接头性能的影响

对5 mm厚的7050铝合金搅拌摩擦焊接头进行喷丸表面改性处理,并对喷丸前后的接头进行残余应力测量、低周疲劳裂纹扩展试验,研究喷丸改性对焊接接头残余应力分布和焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,喷丸处理提高了接头表面粗糙程度,但接头表层及近表层产生硬化层,二次喷丸处理后的表层硬度值达198HV。二次喷丸最高硬度值比焊接态高33.1%。喷丸引入的残余压应力随喷丸次数增加而增大,最大压应力值位置也移向板材更深处。焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率相对焊接态均降低,表明喷丸改性提高了接头两微区抗疲劳断裂的能力。     

电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布影响

为了研究中频电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布的影响,在未施加电磁场,施加1000Hz、6000A电磁场和1000Hz、4000A电磁场下进行7050铝合金凝固试验.利用金相显微镜和电子背散射衍射分析技术分析了锭坯微观组织,利用化学分析方法测定溶质元素沿锭坯边部到中心的分布情况.结果表明:外加中频电磁场有效地细化晶粒,影响溶质元素分布.未施加电磁场下,锭坯晶粒最大,发生反偏析;1000Hz、4000A电磁场下,锭坯晶粒次之,发生反偏析;1000Hz、6000A电磁场下,锭坯晶粒最细,发生正偏析.     

Al-Ti-C和Al-Ti-B对7050铝合金微观组织与力学性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS),结合拉伸力学性能与维氏硬度测试,研究了Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C晶粒细化剂对含Zr的7050铝合金铸态、均匀化态以及时效变形态的微观组织演变规律、第二相析出行为及力学性能的影响。结果表明:在7050合金中,Zr元素会使Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C均发生细化"中毒现象",降低晶粒细化剂的细晶效果;与Al-Ti-1B相比,增大Al-Ti-0.2C晶粒细化剂的添加量对于缓解"Zr中毒"现象,细化晶粒更有效,且能够提高合金强度与硬度,并使合金保持较好伸长率;同时,使用Al-5Ti-0.2C晶粒细化剂的7050合金,其第二相的分布较使用Al-5Ti-1B晶粒细化剂更加弥散、均匀。     

固溶前深冷变形处理对7050铝合金组织和性能的影响

本工作提出了7050铝合金自由锻件深冷变形新工艺,即在热处理前将合金置于液氮中,待合金降至液氮温度后进行单道次压缩变形。经热处理后,采用硬度仪、室温拉伸、电导率、晶间腐蚀、剥落腐蚀测试及金相显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了不同深冷变形量对7050铝合金微观组织、力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明:随着深冷变形量的增大,合金再结晶比例上升,晶粒逐渐细化,晶界析出相间距减小,由非连续分布转变为连续分布,晶界无析出带宽度变窄;合金的抗拉强度、屈服强度与硬度明显升高,最大提升幅度分别为33 MPa、35 MPa和10. 5HV,延伸率最大提升幅度为1. 5%;电导率呈现小幅下降趋势,合金抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能降低,30%深冷变形量对应的晶间腐蚀最大深度为167μm,剥落腐蚀等级为EC。     

喷丸强化对2XXX铝合金疲劳寿命的影响

研究喷丸对2XXX铝合金拉-拉疲劳性能的影响。对未喷丸试样和喷丸强化试样的微观组织、显微硬度、残余应力和拉-拉疲劳性能进行对比分析。结果表明:喷丸处理后,试样的组织和微结构未发现明显变化,但其粗糙度、残余压应力和显微硬度有所提高,分别是未喷丸试样的6.25倍,3.85倍和1.12倍;拉-拉疲劳性能显著提高,其中值疲劳寿命是未喷丸的1.67倍。在99.9%存活率下,喷丸试样的安全寿命是未喷丸试样的1.45倍。且表面喷丸强化后疲劳裂纹源由多个变为一个。     

固溶对7050铝合金超厚板高向组织的影响

7050铝合金厚板是飞机的主体结构材料,其高向性能大的差异是材料应用的技术瓶颈.为寻求减小材料高向性能差异的技术途径,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、常温拉伸实验,对比研究了单级、双级固溶处理对200 mm厚7050铝合金超厚板高向组织与力学性能的影响.研究表明:在热轧态板材中,1/4厚层与中心层含有大量粗大S相与Al7Cu2Fe相;单级固溶处理所得的厚板中仍有很多未溶的第二相,时效后抗拉强度在1/4厚层最低,强度沿板材厚度方向先降低后升高再降低;双级固溶处理后大量AlZnMgCu相与S相的溶解使各厚度层的第二相百分数均显著下降,其中1/4厚层的第二相百分数由2.45%下降到0.51%,时效后的抗拉强度达到561 MPa,比单级固溶提高了12.5%;双级固溶处理后板材的中心层抗拉强度最低.双级固溶提高了厚板的整体力学性能,同时高向性能差异减小.     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

在不同焊接工艺参数下对3.5 mm厚的7050-T7451铝合金进行了搅拌摩擦对接焊,并对焊缝成形质量、接头微观组织演变和拉伸性能进行了深入研究。结果表明,当搅拌头旋转速度(ω)在400～1 000 r/min、焊接速度(v)在50～300 mm/min时,均可获得内部无缺陷的接头。当焊接速度不变时,随搅拌头旋转速度的增加,接头的拉伸性能先增大后减小。当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为150 mm/min时,接头的拉伸性能最好,抗拉强度为475 MPa,强度系数达90%,伸长率为5.7%。当ω/v的值处于4～6之间时,可获得拉伸性能优良的接头。     

高能喷丸处理对7A52铝合金表面微观组织结构及性能的影响

随着金属表面自纳米化技术的不断发展,金属材料的表面性能得到了明显提升。通过SEM、EBSD、TEM和HRTEM等分析测试手段,对高能喷丸处理后的7A52铝合金表面纳米化机理进行了分析。结果表明,随喷丸时间的延长铝合金表面硬度显著增大,当喷丸时间为50min时,表面硬度约为270HV,与基体相比提高了近1.5倍。此时铝合金外表面均匀分布着平均晶粒尺寸约为14.16nm的等轴晶,距表面约60μm处分布着以小角度晶界为主的微米级亚晶。7A52铝合金表面纳米级晶粒的形成机理主要是:晶粒变形使晶内逐渐形成高浓度位错,位错的缠绕、塞积对基体晶粒进行了初步分割细化,在往复载荷的作用下最终在表面形成了等轴的随机取向分布的纳米级晶粒。     

锻造变形量对7050合金组织和性能的影响

对两种不同锻造变形量的7050铝合金的组织和性能进行研究,分别考察组织均匀性、再结晶分数、粗大第二相比例和拉伸性能、断裂韧性等,分析锻造变形量对7050铝合金组织和性能的影响。结果表明,锻造变形量70%样品的再结晶分数(10%)和粗大第二相比例均小于变形量50%的样品,组织均匀性也更好;并且变形量70%样品的强度高出变形量50%样品约30 MPa,延伸率和断裂韧性也明显优于变形量50%的样品。因此,较大的变形量有利于获得均匀的组织和优异的综合性能。     

pH值对7050铝合金膜致应力和应力腐蚀敏感性的影响

采用慢应变速率拉伸法和流变应力差值法研究了7050铝合金在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中膜致应力和应力腐蚀敏感性随pH值的变化规律。结果表明:当pH≤7时,随着pH值的增大,膜致应力和应力腐蚀敏感性均下降,当pH7时,膜致应力和应力腐蚀敏感性随着pH值的增大而提高;而当pH=1,14时,腐蚀的类型为剥蚀,合金基体发生剥落,表面没有钝化膜产生。pH值在6~9之间时,膜致应力随pH的变化比较平缓,而pH在2~5和10~13之间时,膜致应力变化则较为剧烈,整体的变化曲线呈山谷形。膜致应力和应力腐蚀敏感性具有很强的相关性。XPS研究表明,膜致应力值与钝化膜的成分有关。     

大尺寸2024-T351铝合金喷丸成形曲率变化规律研究

目的 以喷丸成形工艺下的2024-T351铝合金平板件和单筋件为研究对象,分析弦向及展向曲率半径试验值与拟合值的变形规律。方法 针对试件厚度、喷丸压力、喷丸速度、预弯量4个参数进行喷丸成形操作的正交试验,通过测量成形后曲率的变化规律,分析不同参数组合对平板件和单筋件成形变化规律的影响。结果 在不考虑材料性能波动的情况下,随着平板件厚度和喷丸速度的增大,平板试件的弦向曲率半径和展向曲率半径均呈递增趋势;而随着喷丸压力的增大,平板试件的弦向曲率半径和展向曲率半径则呈现递减趋势,即当平板件厚度和喷丸速度增大时,喷丸成形对平板试件弯曲的影响程度有所增大,曲率半径减小;反之,喷丸成形对平板试验件弯曲的影响程度减小,曲率半径增大。结论 在忽略初始状态并将其假设为自由状态或给定预弯量状态的条件下,随着喷丸速度的增大,单筋试件的曲率半径递增,试验值与拟合值的变化趋势基本相符,二者最大偏差为11.2%。     

7A65铝合金喷丸强化表面完整性及疲劳性能

目的 以7A65高强度铝合金为研究对象,研究喷丸强度、弹丸介质(铸钢丸和陶瓷丸)对靶材疲劳性能的影响规律。方法 利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪等仪器表征喷丸强化7A65铝合金表面完整性和疲劳失效断口,分析喷丸工艺参数与疲劳性能、断裂模式的相关性。结果 喷丸强化后铝合金表面粗糙化严重,表面粗糙度从初始0.622 μm增加至4.736 μm(铸钢丸、喷丸强度为0.22 mmA),并出现褶皱损伤;在相同喷丸强度下陶瓷丸喷丸表面粗糙度较低,无褶皱损伤。2种弹丸在金属表面引入的残余应力场基本相同,残余压应力层深约300 μm,最大残余压应力值为-480.6 MPa,其产生位置为距离表面75 μm处(喷丸强度为0.22 mmA)。铝合金疲劳性能对铸钢丸介质敏感性较高,当喷丸强度较低(0.11 mmA)时喷丸强化效果最佳,疲劳寿命是原始寿命的5倍多,疲劳源从表面转移至次表面(500 μm);当喷丸强度增至0.22 mmA时,裂纹源向表面靠近,疲劳寿命为原始寿命的2倍。铝合金疲劳性能对陶瓷丸介质敏感性较低,在喷丸强度为0.11～0.22 mmA时疲劳寿命较为稳定,在喷丸强度为0.11 m...     

GH909合金喷丸强化残余应力场的研究

研究了GH909合金不同喷丸强化工艺下的残余应力场和残余应力在550℃的松驰情况，总结了喷丸强化所获得的残余应力场特性。结果表明，GH909合金经适当喷丸强化后获得的有益残余压应力场可改善其疲劳性能。     

喷丸成形压力对7B50−T7751铝合金力学性能的影响

目的 研究7B50−T7751铝合金在不同喷丸成形压力下力学性能的变化规律,探究喷丸成形压力对材料表面形貌、疲劳寿命及静力性能的影响。方法 在不同的喷丸成形压力(0.42、0.50 MPa)下对7B50−T7751铝合金进行处理,分析材料的表面形貌。在此基础上,通过细节额定疲劳基准值和截止值进行计算,并进行压缩试验,结合铝合金材料在喷丸前后应变层的位错密度和形态,分析喷丸成形压力对合金材料疲劳寿命和静力性能的影响。结果 与未喷丸试件相比,在0.42 MPa的成形压力下,合金材料的疲劳寿命和静力性能均有所提高。喷丸成形之后,材料表层引入了一定深度的残余压应力层,形成位错密度较大的加工硬化组织,阻碍裂纹扩展,宏观上提高了材料的强度。在0.50 MPa的成形压力下,材料表面更加粗糙,裂纹易在晶粒连接薄弱处萌生,导致合金材料的疲劳寿命有所降低。结论 随着喷丸成形压力的增大,合金材料的疲劳寿命先增大后减小,抗压强度有所增大。在0.50 MPa的成形压力下,部分裂纹易于在弹坑边缘萌生,在一定程度上会降低合金材料的疲劳强度。     

复合喷丸提高等轴状TC4钛合金的疲劳性能

首先对等轴状TC4钛合金疲劳试样表面进行了不同时间的高能喷丸,制备出一定深度的纳米表层,然后采用小尺寸弹丸进行表面损伤修复喷丸,提高纳米表层质量,最后对不同喷丸状态的试样进行了疲劳试验。结果表明:复合喷丸使等轴状TC4钛合金的疲劳强度相比未喷丸状态提高了34%,在单纯高能喷丸纳米化方法的基础上进一步提高了12%;高能喷丸在试样表面形成的损伤阻碍了表层纳米化提高疲劳强度的效果,通过修复喷丸可以修复部分高能喷丸损伤。     

抗Zr“中毒”Al-Ti-B-C中间合金对7050铝合金力学性能的影响

通过场发射扫描电子显微镜(FESEM),X射线衍射仪(XRD),能量色谱仪(EDS)分析Al-5Ti-1B,Al-4Ti-1C和Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金的微观组织与物相组成,比较研究3种中间合金对7050铝合金晶粒尺寸与力学性能的影响。结果表明:Zr的存在削弱了Al-5Ti-1B和Al-4Ti-1C中间合金的细化效果,而对Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金细化效果影响较小。含掺杂型TiC粒子的Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金具有较好的抗Zr"中毒"能力,加入量为0.2%(质量分数,下同)时,含Zr7050铝合金平均晶粒尺寸由200μm细化至(60±5)μm,室温极限抗拉强度由405MPa提高到515MPa,提高了27.2%,伸长率由2.1%提高到4.1%。而加入0.2%的Al-5Ti-1B或Al-4Ti-1C中间合金时晶粒尺寸较粗大且分布不均匀,表现出明显的细化"中毒"。