2219铝合金T87状态板材生产过程中的热处理工艺研究

为了生产达到国外先进性能指标的2219铝合金T87状态板材,试验研究了该板材生产过程中的铸锭均匀化工艺,板材的固溶淬火工艺,形变时效热处理中的冷变形、时效工艺。通过对板材力学性能检测对比与金相组织观察,优化热处理工艺参数,最后确定最佳工艺制度,生产的2219铝合金T87状态板材达到所要求的性能指标。     

焊接过程中Al-Mg-Zn铝合金的微观组织变化

7系Al-Mg-Zn铝合金是广泛应用于高速列车车体的结构材料,本研究的材料为轧制后经过固溶处理并经自然时效的热处理强化板材。列车的焊接制造过程中,由于焊接热源作用改变型材的热处理状态,导致接头区域的力学性能弱化。通过采集焊接试验过程中的热循环曲线,研究7系铝合金焊接接头热影响区的温度变化过程,并根据热循环特征对T4热处理状态的铝合金板材进行热模拟试验,划分热影响区的固溶区和过时效区,并分析热影响区的组织演变和硬度分布规律。结果表明,采用脉冲MIG和激光-MIG复合焊两种焊接方法,在接头的固溶区域均出现软化,但经过100天的自然时效,强度可恢复到母材水平。     

T6与T8热处理工艺对6066铝合金组织及力学性能的影响

通过显微组织观察和力学性能的测试,研究了T6(冷加工+固溶+时效)与T8热处理(固溶+冷加工+时效)对6066铝合金挤压棒材组织及力学性能的影响。结果表明:在T6状态下,旋转锻造过程中因组织遭到破坏而影响其强度;固溶强化后再进行冷加工及时效处理(T8态),其组织得到细化,硬度及强度均随着冷旋锻变形量的增加而增大,在变形量为45%时,硬度达到102.5 HRF,极限抗拉强度达到520 MPa,而伸长率降低至12%。     

2219铝合金交叉筋筒段固溶态温旋实验研究

针对大型铝合金交叉筋筒段旋压后热处理变形大的问题,设计了"固溶-温旋-人工时效"的工艺路线,完成了旋压成形+固溶时效(T6态)和固溶-温旋-人工时效(T8态)两种工艺路线下的2219铝合金交叉筋筒段旋压试验,并分别对T6态和T8态样件的力学性能和微观组织进行了分析。试验结果表明:采用固溶态管坯在180～200℃进行温旋压,时效后的样件获得了较高的尺寸精度;与T6态样件相比,T8态样件的壁板拉伸性能、壁板和筋部维氏硬度均得到了提高,这得益于时效样件获得了更为细小的晶粒组织和更多的析出强化相。该工艺方法为航天大型带交叉筋筒段的工程研制提供了技术支持。     

固溶和预时效工艺对6016铝合金汽车用板材力学性能的影响

对汽车覆盖件用6016铝合金冷轧板进行了不同固溶和预时效处理,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察了试样的微观组织,并对板材进行了力学性能测试。结果表明:在560℃的固溶温度下,保温时间从1 min增加到2min,板材的再结晶晶粒尺寸增大,T4P态和模拟烤漆硬化态板材的屈服强度、抗拉强度和伸长率都略微下降;固溶工艺为560℃1 min时,预时效温度从60℃增加至100℃,T4P态板材的屈服强度、抗拉强度先降低后增加,模拟烤漆硬化态板材的屈服强度、抗拉强度单调增加。6016铝合金冷轧板适宜的固溶和预时效工艺制度为:560℃1 min固溶处理+80℃6 h预时效处理。     

二次固溶对7A04-T6铝合金蠕变时效效应的影响

在自制试验模具上进行了7A04铝合金的弯曲蠕变时效试验,通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机、显微硬度仪等方法研究了二次固溶时效工艺对7A04-T6铝合金蠕变时效效应的影响。结果表明:提高二次固溶温度或延长固溶时间,均能显著改善7A04-T6铝合金板材后续蠕变时效的强度,但固溶温度过高或时间过长将损害合金的抗拉强度。随着固溶温度的提高,合金显微硬度变化趋势由随固溶时间延长而逐渐减小向随固溶时间延长先增加后趋于平稳转变。而固溶时间相同时,合金显微硬度均随着二次固溶温度的提高而逐渐提高。二次固溶时间和固溶温度对合金蠕变时效后回弹率的影响趋于一致,较高温度且保温较长时间有利于获得回弹率较低的铝合金构件。     

热处理对挤压变形Mg-7%Zn-0.6%Zr-0.5%Y合金低周疲劳行为的影响

对热挤压、时效处理(T5态)及固溶+时效处理(T6态)Mg-7%Zn-0.6%Zr-0.5%Y合金(质量分数)分别进行了低周疲劳实验,探讨了热处理对合金低周疲劳变形行为的影响.结果表明:时效处理和固溶+时效处理可提高热挤压Mg-7%Zn-0.6%Zr-0.5%Y合金的循环变形抗力;时效处理降低了合金的疲劳寿命,固溶+时效处理可以提高合金在较高外加总应变幅下的疲劳寿命,但降低合金在较低外加总应变幅下的低周疲劳寿命;不同状态合金的弹性应变幅和塑性应变幅与载荷反向周次的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述;时效及固溶+时效处理过程中形成的长周期堆垛有序结构(LPSO相)是合金的循环变形抗力大幅提高的主要原因,而疲劳变形过程中形成的孪晶可能是时效态合金疲劳寿命降低的原因.     

Al—Cu—Zn—Mg合金板材的T351和T851处理

将Al-(4.0～7.0)％Zn-(5.0～6.0)％Cu-(0.8～1.4)％Mg的铝合金板材作T6(465℃固溶40分后水淬再150℃时效)、T851或T351形变热处理(465℃淬火后经3％冷形变,然后进行150℃人工时效或室温下自然时效)后,发现形变热处理的板材,其抗拉强度、屈服强度和延伸率均优于T6处理的。     

热处理对挤压变形AZ81镁合金疲劳行为的影响

研究了固溶、时效处理对挤压变形AZ81镁合金在疲劳加载条件下的循环应力响应行为、循环应力.应变行为、应变疲劳参数以及疲劳寿命的影响.结果表明,热处理可导致挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅有所降低;固溶处理和固溶 时效处理可有效提高挤压变形AZ81镁合金在较高总应变幅下的疲劳寿命;不同处理状态的挤压变形AZ81镁合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式描述;挤压态、时效态以及固溶 时效态的挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间的关系可用单斜率直线描述,而固溶态的挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间则呈现双斜率线性行为.     

2E12铝合金板材成形性能试验研究

针对航空用高强度2E12铝合金,通过试验对T3态和退火态两种状态下的2E12铝合金板材,在室温条件下的力学性能、杯突及弯曲成形进行了研究。试验结果表明:与T3态相比,2E12铝合金板材退火态的抗拉强度、屈服强度及屈强比明显降低,延伸率变化不大;杯突IE值提高了12%,最小弯曲半径值降低了10%,说明2E12铝合金板材退火态较T3态有更好的成形性能。     

热处理工艺对6082铝合金组织和性能的影响

采用正交试验对原始锻态6082铝合金的固溶时效(T6)和固溶双级时效热处理工艺参数进行了优化,并针对优化方案进行了验证。结果表明,T6和固溶双级时效的优化工艺分别为550℃×2h+190℃×8h和550℃×6h+120℃×10min+190℃×8h。T6态合金的抗拉强度、伸长率和硬度(HBW)分别为305.7 MPa、7.1%和109,比原始锻态的抗拉强度和硬度(HBW)分别提高了90.0%和34.1%,而伸长率下降了47.4%;固溶双级时效的抗拉强度、伸长率和硬度(HBW)分别为335.8 MPa、8.7%、129.3,较T6态合金分别提高了9.8%、22.5%和18.6%。     

铝合金板材V形弯曲回弹研究

主要研究了铝合金板材V形弯曲回弹角与弯曲角、相对弯曲半径之间的关系,分析了宽板弯曲和窄板弯曲回弹角的差异。结果表明,在V形弯曲中,铝合金板材的弯曲回弹角随弯曲角度的增加而减小,随相对弯曲半径的增加而增加;厚板弯曲的回弹角明显小于薄板弯曲的回弹角,而板材的宽度对其回弹角则无明显影响。     

铝合金板材弯曲成形性能

以5083铝合金板材的V形弯曲为研究对象,探究了影响板材回弹的几种因素.结果表明:5083铝合金板材的屈服强度越大其回弹角也越大;随着弯曲角的增加,回弹角减小;弯曲模具开口度增加,回弹角减小;相对弯曲半径增加,回弹角增加;V形弯曲部分的板材会减薄,对于相同的弯曲角,相同型号的试样,弯曲半径越小,则弯曲减薄量越大;而使用相同尺寸的弯曲半径时,弯曲角度越大则减薄量越大.     

加热温度对退火态2219铝合金板材力学性能的影响

为了研究加热温度对退火态2219铝合金板材力学性能和微观组织的影响,在25～300℃温度范围内,对退火态2219铝合金板材进行单向拉伸试验。结果表明:退火态2219铝合金板材的强度随着加热温度的升高而降低,伸长率随着加热温度的升高显著增加,从室温状态下的31.50%升至300℃下的59.75%,塑性得到明显改善;退火态2219铝合金板材加热至一定温度再冷却至室温,然后进行固溶时效热处理,材料强度基本不发生变化,伸长率随加热温度的增加有所降低,从室温状态下的19.70%降至300℃下的15.04%,同时微观组织无明显差异,说明在一定温度范围内加热对2219铝合金板材的最终力学性能没有影响。     

7B04铝合金带筋构件的蠕变时效变形行为研究

为研究弹性预加载范围内7B04T651铝合金带筋构件的蠕变时效变形规律,进行了140℃/20h的蠕变时效成形试验,分析弯曲半径、蒙皮厚度、筋条宽度和筋条高度对回弹率的影响。同时,运用建立的蠕变本构方程和有限元分析模型对蠕变时效成形过程进行仿真分析,计算得到不同条件下的回弹率。结果表明:蒙皮越厚、筋条越高,则回弹率越低;弯曲半径越大、筋条越宽,则回弹率越高。弯曲半径和筋条高度是影响回弹率的主要因素,有限元计算回弹率与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的准确性。     

7050铝合金热轧板T651态热处理工艺优化

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子万能试验机等试验手段,研究了7050热轧板T651态热处理工艺优化,分析了时效态板材的断裂机制,得到了最佳的时效热处理制度。结果表明,经过475℃×30min的固溶处理后,板材晶界处第二相基本完全固溶进铝基体,固溶效果良好;经过130℃×15h的时效处理后,板材的力学性能达到最高,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为603MPa、539MPa、17%。     

热处理对Al-Si-Cu-Mg铸造铝合金低周疲劳行为的影响

为了确定固溶处理及固溶+时效处理对金属型铸造A1-Si-Cu-Mg铝合金低周疲劳行为的影响,在不同外加总应变幅下进行应变控制的室温低周疲劳试验.结果表明:金属型铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金可表现为循环应变硬化、循环应变软化和循环稳定;固溶处理及固溶+时效处理可以有效地提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金的疲劳寿命,且固溶处理对疲劳寿命提高的幅度更大;铸态及固溶态Al-Si-Cu-Mg铝合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间分别呈直线关系,固溶+时效态Al-Si-Cu-Mg铝合金的弹性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间呈直线关系,但其塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间呈双线性关系;不同处理状态的铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金的循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系.     

铝合金板材U形弯曲回弹研究

主要研究了铝合金板材U形弯曲回弹角与弯曲间隙、凹模入口圆弧半径之间的关系,分析了不同厚度的板材弯曲回弹角的差异。结果表明,在U形弯曲中铝合金板材的弯曲回弹角随着弯曲间隙的增加而增加,且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显;随着凹模入口圆弧半径的增加,对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势,而对厚板则几乎无影响。     

不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响

分别对完全退火态和固溶淬火态2219铝合金板材进行准静态成形条件和电磁成形条件下的单向拉伸实验、平面应变实验和双向拉伸实验,建立了2219铝合金的成形极限图并研究了不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响规律。结果表明,固溶淬火会显著提高2219铝合金的强度,降低2219铝合金的断后伸长率;准静态成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.76%、37.98%、39.54%;电磁成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.51%、38.03%、33.33%;完全退火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的极限应变比准静态成形条件下分别高16.08%、24.38%、18.76%;固溶淬火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的的极限应变比准静态成形条件下分别高16.34%、24.20%、30.94%,电磁成形可有效提高2219铝合金的成形极限,改善2219铝合金的成形性能。     

固溶态和时效态7075铝合金的微纳米压痕力学行为

采用微纳米压痕实验研究了固溶态和时效态7075铝合金的力学性能和压痕蠕变行为，获得了其力学本构方程、应力-应变曲线和蠕变应力指数。结果表明：两种状态铝合金的硬度和弹性模量均随着载荷的增大而减小，并在压痕深度小于1μm时表现出明显的尺寸效应。固溶态和时效态铝合金的屈服强度分别为446 MPa和497 MPa,抗拉强度分别为594 MPa和691 MPa。两种状态合金的最大蠕变深度和蠕变应力指数变化趋势相似，均随载荷和加载速率的增大而增大。