退火工艺制度对5083铝合金板材超塑性的影响

针对普通(非细晶)5083铝合金轧制板材在超塑性成形生产过程中出现的平行于轧制方向的裂纹,通过实验研究发现这是由于轧制板材的各向异性导致t方向的超塑性较差引起的。为了减小各向异性对板材超塑性的影响,采用退火工艺对板材进行处理,并通过在不同温度进行退火实验寻找提高板料t方向超塑性的最佳退火热处理工艺。通过对普通5083铝合金板材在270~600℃进行退火热处理,发现500℃保温2 h后空冷退火工艺可明显减小各向异性对板材超塑性的影响,大大提高板材t方向的超塑性能,从而避免5083板材在超塑成形过程中因各向异性导致的裂纹缺陷。     

5083铝合金的类超塑性行为

研究了冷轧退火状态下Al Mg系5083合金的高温形变行为。结果表明,合金在较宽的温度区间及应变速率范围内显示出高的伸长率。合金在形变过程中,晶粒发生细化。机理研究表明,高伸长率并不是超塑性变形的结果,而是溶质原子拖拽或粘性流动控制蠕变的结果。     

细晶5083铝合金非等温拉深工艺研究

通过实验研究了拉深凹模温度、拉深速度、压边间隙及润滑条件对细晶5083铝合金非等温拉深工艺的影响。实验结果表明:细晶5083铝合金板料在凹模温度为250℃以上具有良好的拉深成形能力。当凹模温度为275℃时,极限拉深比达到2.9;当在较佳的凹模温度不同的拉深速度下进行拉深时,得出细晶5083铝合金非等温拉深工艺在一定的拉深速度范围内对应变速率不敏感,在压头速度≤2mm/min时均能拉深成功。考虑了润滑层厚度和材料在升温过程中的热膨胀性能,通过实验得出的最佳压边间隙为1.9mm。选用水基石墨作为润滑剂,润滑层厚度达到0.3mm左右时拉深能够成功进行。     

铝合金的高速超塑性

本文研究了用铸造铸锭方法和将快速凝固粉末压成致密团块的方法得到的铝合金，以及复合材料和机械合金铝合金，在异常高的变形速度下表现出的超塑性。讨论了高速超塑性的机理。     

超塑性铝合金的发展

本文介绍了超塑铝合金发展的历史和现状。重点讨论了超塑铝合金的品种,制备工艺及超塑成型技术,并介绍了超塑铝合金的应用现状,展望了应用的美好远景。     

轨道交通用工业AA5083铝合金快速超塑性成形技术研究

采用快速超塑成形技术对高铁车辆侧壁外板进行成形试验,结果表明,其生产效率高、成本低,能够成功解决传统冲压工艺无法实现复杂空间曲面铝合金零件以及传统超塑成形工艺成形周期长、效率低的难题。通过系列试验研究,确定了热冲压工艺与超塑成形工艺相结合的快速超塑成形技术,成功使用厚度为4 mm的工业用铝合金薄板制造了圆角极小(R≤4 mm)的高铁边缘蒙皮和直壁拉深成形的大型地铁门框零件(h≈80 mm),该成形件具有尺寸精度高、壁厚分布均匀、形状稳定性高等优点,同时其力学性能满足使用要求。     

模具温度对铝合金板拉深性能的影响

借助商用有限元仿真软件ABAQUS,采用热力耦合有限元法对汽车用铝合金板5083-O的圆筒件温拉深过程进行数值模拟.在此基础上,利用试验设计方法,分析初始温度布置对拉深能力的影响,并给出拉深件破裂失效形式.研究结果表明,凸模底部和凹模法兰的温度决定着铝合金板拉深能力,在凹模法兰处于较高温度250℃而凸模底部处于室温的拉深模式中,临界凸模行程最大;而拉深件的破裂失效即可能出现在凸模圆角区附近,也可能出现在凹模圆角区附近.可见,差温拉深中温度布置对发挥板料成形能力十分重要.     

工业级5083铝合金市域车车门正反胀超塑性成形工艺

以工业级5083铝合金为研究对象,对市域车车门的铝合金外壁板的正反胀超塑性成形工艺进行了研究。对工业级5083铝合金在400～560℃,应变速率5×10~(-4)～5×10~(-3) s~(-1)下的单轴拉伸试验进行了研究,结果表明:工业级5083铝合金具有较好的高温伸长率,在480℃和10~(-3) s~(-1)条件下,最大伸长率为242%。基于高温拉伸得到的应力-应变曲线,构建了5083铝合金超塑性成形本构模型。设计了带嵌环的正反胀超塑成形凸模和凹模,通过嵌环与凸模或凹模的配合,可以实现一套模具完成左、右两侧车门的正反胀超塑成形。利用MSC.MARC软件对市域车左侧车门外壁板的正反胀超塑成形工艺进行有限元分析,选择合适的正反胀时间和压力,最薄部位位于窄侧把手与门框之间,最小厚度为2.56 mm。最后进行了左侧车门外壁板的正反胀超塑成形试验,成功地制造了表面质量良好、型面精度满足要求的左侧车门外壁板。外壁板最小厚度2.69 mm,最大减薄率为32.75%,出现在窄侧把手与门框相接位置,与模拟结果相一致。     

退火温度对冷轧5083铝合金织构及塑性各向异性的影响

采用光学显微镜、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射、硬度测试、拉伸试验等对冷轧5083铝合金的退火行为、织构演变及塑性各向异性参数进行了分析计算。结果表明:冷轧变形量为70%的5083铝合金起始再结晶温度为240℃,终止再结晶温度为260℃。完全再结晶退火后,再结晶织构以Cube、R-Cube和Goss织构为主。在260～320℃范围内,随退火温度的升高,β纤维织构向Cube织构和Goss织构转变程度增加;Cube织构向R-Cube织构的转变先增加后减少。300℃退火后,R-Cube织构含量最高,Cube织构次之,Goss织构最少;合金的厚向各向异性指数(■)最高为0.909、平面各向异性指数(Δr)的绝对值较小为0.242,表明该状态下合金具有较好的冲压成形性能和较低的深冲制耳率。     

实用铝合金的超塑性（上）

一、前言有关超塑性的研究逐年增多,国际会议也频频召开。超塑性的“超”字已司空见惯。日本超塑性铝合金的工业水平也进入了新阶段。实用超塑性铝合金的金相组织并不具     

微合金化元素Zr对5083铝合金组织和性能的影响

在实验室中用井式坩埚炉熔炼铸造了5083和5083+0.1Zr两种铝合金,轧制后在100～450℃范围内退火。通过金相显微镜、显微硬度计、扫描电镜、电子万能试验机、透射电镜对合金的铸态组织、板材纤维组织、力学性能、耐蚀性能、第二相粒子成分进行了分析,研究了微量元素Zr对5083铝合金组织性能的影响。结果表明,添加微量元素Zr能够细化合金组织,与未添加Zr相比,添加0.1Zr的5083合金的铸态晶粒尺寸从123μm降至73μm,并使第二相粒子Al₆Mn(Fe)尺寸变小;同时使晶间腐蚀坑变小,合金耐蚀性得到提高。添加微量元素Zr还能抑制合金板材再结晶,300℃退火1 h无明显再结晶现象;尤其是5083+0.1Zr合金经250℃退火1 h,抗拉强度为389.50 MPa,屈服强度为215.62 MPa,伸长率为18.2%,仍完全满足使用要求。     

Superplastic Behavior of Copper-Modified 5083 Aluminum Alloy

An AA5083 aluminum alloy was modified with two different levels of Cu additions, cast by direct-chill method, and thermo-mechanically processed to sheet gauge. Copper additions reduced sheet grain size, decreased tensile flow stress and significantly increased tensile elongation under most elevated temperature test conditions. The high-Cu (0.8 wt.%) alloy had the finest grain size 5.3 μm, a peak strain-rate sensitivity of 0.6 at a strain-rate of 1 × 10⁻² s⁻¹, and tensile elongation values between 259 and 584% over the temperature range, 400-525 °C, and the strain rate range, 5 × 10⁻⁴ to 1 × 10⁻² s⁻¹, investigated. In biaxial pan forming tests, only the Cu-containing alloys successfully formed pans at the higher strain rate 10⁻² s⁻¹. The high-Cu alloy showed the least die-entry thinning. Comparison of ambient temperature mechanical properties in O-temper state showed the high-Cu alloy to have significantly higher yield strength, ultimate strength, and ductility compared to the base 5083 alloy. This article was presented at the AeroMat Conference, International Symposium on Superplasticity and Superplastic Forming (SPF) held in Seattle, WA, June 6-9, 2005.     

新型液压—机械拉深模与工艺过程数值模拟

介绍一种新型液压—机械拉深模装置,液压力能在拉深过程中形成径向推力、摩擦保持及流体润滑效应,建立与新型液压—机械拉深模相应的数值模拟模型,通过添加节点力和单元力来实现径向推力和凹模腔压力建模。用建立的模型,设置与实际试验相一致的工艺参数,对08Al拉深钢板进行数值模拟计算,将模拟计算结果与实际实验结果进行对比,说明径向推力和凹模腔液压力建模的正确性,为进一步进行液压—机械拉深工艺研究奠定基础。     

高速车辆铝合金板材冲压过程的有限元模拟

为了缩短生产周期,降低生产成本,改进高速列车车体加工工艺,用微控电子万能试验机对10种高速车辆高强度铝合金板材进行了拉伸实验,获得了材料基本性能参数和应力应变关系;根据拉伸实验所获得的材料基本性能参数和应力应变关系及国家标准<金属薄板成形性能与试验方法>,用有限元方法对10种高速车辆高强度铝合金板材的冲压弯曲实验进行数值模拟,获得了10种材料共30个工况下不产生冲压裂纹的最小许用弯曲半径和极限弯曲角.根据有限元分析结果,优化冲压弯曲实验方案,指导高强度铝合金板材的冲压弯曲实验,从而大大地减少了实验方案数.     

轧制总压缩率及退火工艺对5083铝合金低温超塑性的影响

利用多种轧制与退火的组合工艺方案分别对同一批次铝合金板料进行加工,并进行了试样拉伸试验,分析了轧制总压缩率及退火工艺对试样伸长率的影响。研究发现：较大的轧制总压缩率有利于提高材料的超塑性,总压缩率为96.67%的TM3试样在250 ℃下以2×10^-3 s^-1的应变速率进行拉伸,达到了443%的伸长率,微观组织分析发现,试样中等轴细小晶粒所占比率越大试样超塑性越好;在最佳工艺方案基础上通过缩短前期退火时间,提高了效率,且低温超塑性性能并没有受到太大的影响,250 ℃下的伸长率仍达到了350%。     

5083铝合金压力容器的铆装焊接工艺

以10 mm厚5083铝合金为原材料,介绍铝合金压力容器下料、铆装、焊接的工艺流程。通过方案的对比分析,总结出符合实际生产的铆焊工艺流程为:先装配母筒和母筒法兰,再装配支筒和支筒法兰,最后将两个焊接好的整体部件进行装配,此工艺流程可利用现有设备,保证产品质量,尤其在批量生产的情况下工时定额最短,提高了生产效率。     

铝合金精密铣削有限元仿真的参数化建模

对有限元软件(ABAQUS)自带的编程语言(Python)以及ABAQUS GUI Toolkit工具的一些基本概念进行了简要介绍,阐述了利用有限元软件(ABAQUS)建模的基本过程。利用编程语言(Python)和ABAQUS GUI Toolkit工具,编写了可视化用户界面,实现了铝合金铣削过程的参数化建模。     

受电弓用5083铝合金焊接裂纹分析

新设计一种受电弓的上框架采用5083铝合金通过钨极氩弧焊（TIG）焊接而成,在试制过程中发现上交叉管与纵支柱连接部位出现裂纹。为查明裂纹产生的原因及机理,对裂纹件取样通过理化测试、金相分析、断口分析技术手段进行了综合分析。分析结果表明：焊接过程中的热输入过大和焊缝凝固时产生的收缩应力使得接头出现液化裂纹,该裂纹属于热裂纹。针对分析结果提出了改进措施并加以验证,为后续类似产品的试制和生产提供一定的技术支撑。     

Joint performance of CO2 laser beam welding 5083,H321 aluminum alloy

Laser beam welding of aluminum alloys is expected to offer good mechanical properties of welded joints. In this experimental work reported, CO2 laser beam autogenoas welding and wire feed welding are conducted on 4 mm thick 5083- H321 aluminum alloy sheets at different welding variables. The mechanical properties and microstructure characteristics of the welds are evaluated through tensile tests, micro-hardness tests, optical microscopy and scanning electron microscopy （SEM）. Experimental results indicate that both the tensile strength and hardness of laser beam welds are affected by the constitution of filler material, except the yield strength. The soften region of laser beam welds is not in the heat-affected zone （ HAZ ）. The tensile fracture of laser beam welded specimens takes place in the weld zone and close to the weld boundary because of different filler materials. Some pores are found on the fracture face, including hydrogen porosities and blow holes, but these pores have no influence on the tensile strength of laser beam welds. Tensile strength values of laser beam welds with filler wire are up to 345.57 MPa, 93% of base material values, and yield strengths of laser beam welds are equivalent to those of base metal （264. 50 MPa）.     

Superplastic forming characteristics of fine-grained 5083 aluminum

Superplastic forming characteristics of a fine-grained 5083 aluminum sheet have been investigated by means of gas-pressure forming of a rectangular pan. This part geometry lends itself to a simple representation in terms of nearly one-dimensional sheet stretching and permits reasonably rigorous control of strain rate throughout the forming cycle. This study followed a study of the uniaxial tensile properties carried out on this alloy. A two-stage forming cycle, which comprised a short, rapid prestraining stage followed by a stage of slower rate of superplastic straining, was used because the uniaxial tensile work showed enhancement of superplastic response of this alloy under this condition. The study examined the effect of process parameters such as initial gas pressurization rate, level of hydrostatic pressure, and lubricants on the thinning characteristics of the sheet, especially along the die entry radii. The gas pressure/time cycle was suitably modified to avoid premature sheet failure due to excessive sheet thinning or cavitation. Cavitation under the biaxial forming condition and the effect of hydrostatic pressure on cavitation suppression were evaluated. A defect-free pan with sharp corners was formed.