7050-T7451铝合金厚板局域腐蚀的各向异性(英文)

采用持续浸蚀、慢应变速率拉伸、动态和阳极化测试以及光学和扫描电镜观察等对7050 T7451铝合金厚板局域腐蚀性能的各向异性进行研究。结果表明:7050 T7451铝合金厚板由于存在明显的微观组织各向异性而导致腐蚀性能的各向异性;合金不同截面腐蚀性能的差异是由基体内残余第二相分数的不同而引起的,残余第二相分数越大表面腐蚀越严重;不同方向样品的应力腐蚀敏感性顺序依次为S>L>T方向(慢应变速率拉伸测试结果),晶粒长宽比越小抗应力腐蚀性能越好。     

7050-T7451铝合金预拉伸板材热膨胀系数变化规律及机理

针对平均热膨胀系数(CTE)对航空整体结构件热变形准确预测带来较大误差这一问题,利用热机械分析仪在25～500℃范围内对7050-T7451铝合金热膨胀系数进行准确测量,采用数值拟合方法获得铝合金7050-T7451热膨胀系数随温度升高的非线性变化规律。从铝合金7050-T7451材料的合金成分和金相结构变化角度,揭示铝合金7050-T7451热膨胀系数变化的材料学内在本质;分别采用平均热膨胀系数和准确热膨胀系数模型对工件变形进行预测分析。结果表明,与平均热膨胀系数模型相比,采用准确热膨胀系数模型时热变形最大相对计算误差由17.4%降为9.5%。     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头低周疲劳性能研究

对航空用5mm厚铝合金7050-T7451搅拌摩擦焊接头的低周疲劳性能进行了研究。在合适的焊接工艺参数及良好的焊接接头的基础上,进行了焊接接头的低周疲劳实验,得到了低周疲劳寿命表达式和应变-寿命曲线。用扫描电镜观察了疲劳断口的微观形貌并分析了疲劳断裂机理。结果表明：裂纹在接头底部启裂,沿前进侧热机影响区与焊核区的交界处扩展至断裂;试样在高应变下循环硬化和软化现象不明显;较低应变时有循环软化倾向。     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能与疲劳断裂

文中主要对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织性能和疲劳断裂进行研究,对焊件进行金相组织、硬度、疲劳试验,并根据试验结果进行分析。试验结果表明,焊核区和热力影响区组织有明显的分界,整个接头表面和截面的不同区域的组织有明显的不同,焊核区经历高温热循环,并且受到强烈的搅拌作用,发生了显著的动态再结晶,组织均匀细小,没有明显的方向性。热力影响区组织在搅拌摩擦焊接过程中主要受到热循环作用的影响,同时一定程度上受到了机械外力的作用,产生了较小的塑性变形,但储能不够,最终未出现动态再结晶。热影响受到热循环的作用,组织比母材要粗大,但没有发生明显塑性变形,仍具有母材纤维组织的特点。硬度试验的结果表明,母材区和焊核区的硬度比较大,而热影响区的硬度偏低,热力影响区的硬度在它们之间。通过对疲劳试验分析,应力水平为200 MPa时,试样在前进侧热影响区发生断裂,断口的表面较为粗糙。应力水平为250 MPa时,试样在焊核区发生断裂,断口表面较为平整。应力水平为300 MPa时,试样在母材处发生断裂,断口表面十分平整。创新点： 通过搅拌摩擦焊工艺形成的7050-T7451铝合金焊接接头,成形良好,技术优势突出,适用于航天航空等多个重要领域。     

激光冲击强化对7050-T7451铝合金残余应力和力学性能的影响

对7050-T7451铝合金试样进行激光冲击强化,研究不同激光功率密度和冲击次数对铝合金残余应力和性能的影响.试验结果表明:激光冲击强化可以有效提高试样表面显微硬度,且硬度随着冲击次数的增加而增大,最高达172 HV0.05,较未强化试样提高了17％,硬度影响层深度可达750μm.当激光功率密度为7.28 GW/cm2...     

7050铝合金的TTP曲线

通过分级淬火方法获得7050铝合金的时间-温度-性能(TTP)曲线.结果表明:合金TTP曲线的鼻尖温度为330 ℃,淬火敏感温度区间为240～420 ℃;等温保温时,过饱和固溶体分解析出第二相粒子,在330 ℃附近,第二相(主要为η平衡相)的析出速率达到最高;随着时间的延长,晶内η相数量增加、尺寸变大,时效后粒子周围出现无沉淀析出区,导致强化效果显著降低;晶界处η相粒子粗化,由不连续分布形貌转变为连续分布形貌,无沉淀析出带宽化;鼻尖温度的高相变驱动力和较快的扩散速率是η相析出和长大的主要原因,建议在淬火敏感区间应加快淬火冷却速率避免平衡相的析出,而高于淬火敏感区间温度时可适当降低冷却速率减小热应力的影响.     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对5 mm厚7050铝合金进行了焊接,利用光学金相对接头缺陷及其形成原因进行了分析.结果显示,在参数不当的情况下出现的缺陷有飞边、孔洞、沟槽以及未焊合四种:飞边由表层金属过度软化导致;孔洞的产生则是焊速/转速比过大,焊缝中、下部材料塑性流动不充分引起;而沟槽是由于焊具下压量不足时,表面材料流动不充分产生;未焊合发生在焊缝底部,其产生原因是焊接热输入不足,焊缝底部再结晶程度低使得原始对接面材料间没有融合而存留.其中未焊合为主要的焊接缺陷,会严重降低接头力学性能,改变接头拉伸时的断裂位置和断裂模式.     

T616时效对7050铝合金性能的影响

采用维氏硬度测试、电导率测试和托伸、Kahn撕裂试验及扫描电镜断口形貌观察等方法,研究了T616时效对7050铝合金的性能与断口形貌的影响.结果表明,与T6峰值时效相比,经T616时效,7050铝合金的强度、硬度和电导率基本保持不变;经120℃×15min+60℃×720h+120℃×23.75h处理,伸长率提高532%;经120℃×30min+60℃×24h+120℃×23.5h处理,撕裂强度和单位形核功较T6峰值时效分别提高21.3%和57.8%;T616时效的撕裂试样断口为韧窝型穿晶断口,而经T6处理后,合金断口为沿品脆性断裂和少量穿晶韧窝混合型断口.     

7150铝合金剥蚀行为及腐蚀机理研究

研究了T6、T73及RRA处理(175℃同归)7150铝合金在EXCO溶液中的剥落腐蚀行为、n相与铝基体的电化学偶合行为及其相应的腐蚀机理.结果表明,7150-T6铝合金中n相在晶界连续分布,存在一个由晶界阳极性的n相与其边缘铝合金基体组成的腐蚀电偶而形成的腐蚀活性通道,导致7150-T6铝合金具有最大的品问腐蚀敏感性及剥蚀敏感性;而T73及RRA处理导致7150铝合金晶界n相聚集而分布不连续,因而其晶间腐蚀及剥蚀敏感性大幅度降低.7150-RRA(175℃同归3小时)铝合金耐蚀性与7150一r173接近;7150铝合金中n自腐蚀电位负于铝基体电位,其自腐蚀电流大于铝基体自腐蚀电流,在7150铝合金腐蚀过程中作为阳极而发生阳极溶解.     

激光冲击强化对7050铝合金小孔结构残余应力和疲劳性能的影响

研究了激光冲击强化对7050 T7451铝合金小孔结构显微硬度、残余应力和疲劳性能的影响。结果表明:当激光能量为30 J、光斑直径ø4 mm,冲击2次时,7050 T7451铝合金显微硬度显著提高,表层硬度相对于母材提高约12%且硬化层深度可达1 mm;残余压应力幅值超过300 MPa,影响深度可达约1 mm,明显大于喷丸强化残余应力影响层深度。激光冲击诱导的残余压应力可提高疲劳裂纹的萌生抗力,其较深的残余压应力层则有利于延长裂纹的扩展寿命。激光冲击强化后小孔结构疲劳寿命相对于母材提高了4.7~17.6倍,且其疲劳寿命增益及稳定性明显优于喷丸强化。     

时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过室温力学性能和电导率测试以及显微组织的透射电镜分析,研究了时效制度对7150铝合金组织、性能和电导率的影响。结果表明,120℃×6h+165℃(×6～12)h的二级时效使合金保持高的屈服强度(>600MPa),同时具有较高的电导率(>38%IACS)。120℃单级时效后,析出相尺寸为1￣5nm,分布均匀,主要为GP区和'η相。双级时效后,沉淀相主要为'η相和η相。双级时效制度保证合金具有较高强度的同时,提高了合金的电导率。     

时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过室温力学性能和电导率测试以及显微组织的透射电镜分析,研究了时效制度对7150铝合金组织、性能和电导率的影响.结果表明,120℃×6 h+165℃×(6～12)h的二级时效使合金保持高的屈服强度(＞600MPa),同时具有较高的电导率(＞38%IACS).120℃单级时效后,析出相尺寸为1～5nm,分布均匀,主要为GP区和η′相.双级时效后,沉淀相主要为η′相和η相.双级时效制度保证合金具有较高强度的同时,提高了合金的电导率.     

7050-T7451铝合金静轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

采用SSFSW技术成功实现了7050-T7451高强铝合金的焊接。对该接头的外观形貌、显微组织、硬度分布及力学性能分别进行了试验研究。结果表明,与常规FSW相比,SSFSW的接头成形美观,表面光滑,焊缝无减薄现象;焊缝组织结构也有明显的不同,热影响区范围明显窄小,前进侧TMAZ只有60 μm;接头硬度呈典型的“W”形分布,最低硬度出现在靠近焊核的热影响区附近,显微硬度为128 HV;接头的抗拉强度为487 MPa,达到了母材的91%,力学性能良好。断裂发生在热影响区,为微孔聚集型断裂。     

时效时间对7150铝合金组织和性能的影响

通过维氏硬度测试、电导率测试和拉伸、晶间腐蚀等测试方法,研究了预时效、回归及再时效三个阶段中的时效时间对7150铝合金组织和性能的影响,借助透射电镜观察时效处理各阶段合金的微观组织演变。结果表明:120℃×20 h欠时效作为预时效工艺,比120℃×24 h峰时效的晶内析出相更细小,高温回归时更利于回溶。在190℃短时回归5、15和30 min中,15 min回溶效果最好,硬度最低,再经120℃×24 h再时效后合金抗拉强度Rm、屈服强度RP0.2、伸长率A分别为622 MPa、573 MPa、10.8%,显微硬度为204 HV,力学性能与120℃×24 h单级峰时效时相近。经120℃×20 h+190℃×15 min+120℃×24 h处理后7150铝合金综合性能好,耐晶间腐蚀性能佳。     

AC4B铝合金缸盖轴向疲劳强度的研究

150℃下,在AC4B铝合金的C14缸盖铸件本体上取样,进行高周(107循环次数)和低周(105循环次数)疲劳试验。运用非线性拟合和统计方法求得AC4B铝合金的低周疲劳强度和高周疲劳强度。试验结果表明,高周疲劳S-N曲线呈二阶指数衰减形态,满足有限疲劳极限条件。低周疲劳S-N曲线呈二次方程形态。两种方法求得AC4B铝合金的高周疲劳强度和低周疲劳强度基本一致,分析方法合理,结果可靠。AC4B铝合金的低周和高周疲劳强度均能满足缸盖的使用要求。     

7050铝合金热压缩本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行了7050铝合金热轧板材高向试样在应变速率0.01 s-1~3 s-1,变形温度为250~450℃条件下的恒速率等温压缩实验。得到了材料的流变应力曲线,分析了合金的流变应力变化特征,建立了合金的流变应力本构方程,为采用7050铝合金热轧板材作为坯料进行热加工工艺提供了理论依据。     

7050铝合金热轧板的淬火敏感性

用末端淬火、光学金相显微镜和透射电镜技术研究7050铝合金热轧板的淬火敏感性.结果表明:7050铝合金端淬火试样硬度下降10%的淬透深度约60mm.决定7050铝合金淬火敏感性的本质是析出的η平衡相的尺寸和体积分数,主要发生η相析出的淬火临界平均冷却速率约为40℃/s,此时η相的体积分数约为2.1%.淬火平均冷却速率低于40℃/s,η相析出和粗化一再结晶-Al3Zr非共格化交互影响.     

7050铝合金晶粒细化的研究

在普通连铸以及电磁连铸下制备了加入和不加细化剂Al-Ti-B的7050铝合金,研究了Al-Ti-B以及电磁场对合金晶粒细化的影响,结果显示加入0.2%的Al-Ti-B与磁场的引入均可有效的细化晶粒.此外,细化剂在磁场作用下依然可以发挥效用,在磁场与细化剂的共同作用下的晶粒细化效果比二者单独作用下的都要好,铸锭边部与中心晶粒尺寸分别达到70 μm和53 μm.     

7B50-T7751铝合金喷丸强化表面形态衍化及其对疲劳性能的影响

采用陶瓷弹丸对7B50-T7751铝合金进行不同覆盖率（100%、300%、600%、1000%）的表面喷丸强化处理,探究了7B50-T7751铝合金表面粗糙度、表面微观组织以及残余应力场等表面形态因素在不同喷丸覆盖率作用下的衍化规律。通过应力比R=0.06的轴向加载疲劳试验,分析表面形态改变对疲劳强度的影响。结果表明,不同覆盖率的喷丸强化处理均能改善该材料的疲劳性能,其中在100%～300%喷丸覆盖率下,疲劳强化增益效果最为明显,其机理是试件在喷丸处理后表面形态得以改善,同时表层形成较高水平的残余压应力,这两种效应的共同作用使疲劳裂纹源从材料表面缺陷处向内迁移到材料内部容易产生应力集中的夹杂处。     

固溶处理对7150铝合金组织和力学性能的影响

通过OM、SEM、X射线衍射、DSC差热分析和室温拉伸性能测试,研究固溶处理对7150铝合金挤压板带组织和力学性能的影响。结果表明:合金固溶处理温度越高,时间越长,粗大第二相溶解越多;合金在480℃进行固溶处理时,出现过烧组织,双级固溶处理制度没有提高本合金开始出现过烧组织的温度;随着合金固溶处理时间的延长,组织出现粗化和再结晶的趋势;本合金适合采用475℃,2h的单级固溶制度,经(475℃,2h)+(120℃,24h)固溶-峰时效处理后,合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为650MPa、600MPa和13.5%。