基于原位SEM的激光-MIG复合焊接7075-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为

通过扫描电镜原位观察激光复合焊接头各区裂纹的扩展行为. 结果表明,焊缝各区组织的不同使得疲劳裂纹扩展行为发生明显改变,疲劳裂纹位于焊缝中心时,裂纹总体沿着垂直于载荷主轴的方向扩展;疲劳裂纹位于热影响区时,裂纹大致成"Z"字型路径进行扩展;疲劳裂纹在焊缝中心和热影响区扩展时都存在二次裂纹;疲劳裂纹在母材区扩展时,呈现出单一和典型的裂纹扩展模式. 此外,通过原位SEM观察获得不同循环周期下的裂纹扩展长度,进而推算得到7075-T6铝合金接头各区内疲劳裂纹扩展速率的Paris公式.     

3104铝合金罐用板材减薄技术研究

从易拉罐罐体成形工艺、板材厚度与减薄能力、罐体变薄拉深过程的应力变化、模具结构对减薄能力的影响等方面,分析了板厚为0.265 mm的3104铝合金板材成形罐体的可行性。结果表明:在选用硬质合金作为拉深凸模材料,严格控制凸凹模的圆角半径,凹模锥角α控制在5°～8°范围内,控制好变薄拉深各道次的缩减率,罐底沟内壁圆角取R=1 mm,并适当提高底部拱形深度等合理模具结构设计的工艺条件下,3104铝合金罐用板材减薄至0.265mm是可以实现的。经过再次拉深及三次减薄后,罐体最薄壁厚可达到0.0989 mm,并能满足耐压力的要求。     

罐体用3104铝合金铸造通裂问题研究

采用金相及扫描电镜分析国内某企业生产3104铝合金时产生的通裂裂纹。结果表明:该裂纹宏观呈黄褐色,微观上为沿晶断裂,断口呈韧窝状,属于热裂裂纹。根据生产工艺及设备操作的分析,提出了相应解决措施:集中摆放锭位,减小温降,以便降低启铸温度及填充速度;加强启铸阶段的冷却水流量,稳定冷却水水质;加强工装的维护及操作的规范性。     

LC铝合金断裂过程的动态观察

在扫描电镜上利用ＨＸ－ＴＳ２型拉伸台，对ＬＣ４高强铝合金常规热处理状态Ｔ６（时效至峰值强度）及退火状态拉伸时微裂纹的萌生及连接进行了原位动态观察。结果表明：在Ｔ６状态下，局部应力集中和应变引起的分散相与基体界面的分离及其本身开裂是微裂纹萌生的主要机制。退火样品除Ｐ／Ｍ界面分离和大块脆性相解理外还出现大量弯曲和扭折的滑移带。两种样品微裂纹的连接方式也不尽相同。     

A356铝合金中裂纹的萌生及其扩展

研究了A356铝合金在冲击载荷作用下的裂纹萌生及其扩展过程。结果表明：α-Al枝晶二次枝晶臂间板片状共晶体是材料中最薄弱的区域。该区域中尺寸最大的Si颗粒首先发生断裂形成裂纹源，而枝晶与枝晶间体积较大的块状共晶体强度相对较高，裂纹源不会首先在该区域;正确性同裂纹优先在板片状共晶体中传播，而块状共晶体对裂纹的传播有一定阻碍作用，要提高合金的力学性能就必须设法减少或消除薄弱的板片状共晶体的相对数量。建立了A356合金在啊大；和作用理生、长大及传播的模型，用这个模型解释了提高冷却速度以获得细晶粒的方法并不一定能提高合金的抗拉强度；相反，使用高效的晶粒细化剂能够减少或消除板片状共晶体，从而可能会提高合金的性能。     

纯钼微观断裂过程的扫描电镜原位观察

借助扫描电镜(SEM)原位拉伸观察了纯钼退火态纤维状组织断裂过程中裂纹萌生与扩展的动态变化过程,对其微观断裂特征进行了研究。结果表明:加载初期,裂纹在与最大主应力平面成45°的位置萌生,随后逐渐张开并钝化;加载中期,新的裂纹在钝化的主裂纹前方某处萌生。随着载荷增加,裂纹呈“Z”字形相互连接;加载末期,裂纹失稳扩展,试样断裂。在裂尖应力场作用下,裂纹扩展遵循钝化-萌生-钝化的循环方式。纯钼试样断裂后,沿厚度方向有明显的颈缩,断口表面呈薄层状纤维撕裂,并伴有剪切唇和韧窝的出现,呈延性断裂特征。     

LC4铝合金断裂过程的动态观察

在扫描电镜上利用ＨＸ－ＴＳ２型拉伸台，对ＬＣ４高强铝合金常规热处理状态Ｔ６（时效至峰值强度）及退火状态拉伸时微裂纹的萌生及连接进行了原位动态观察。结果表明：在Ｔ６状态下，局部应力集中和应变引起的分散相（Ｐ）与基体（Ｍ）界面的分离及其本身开裂是微裂纹萌生的主要机制。退火样品除Ｐ／Ｍ界面分离和大块脆性相解理外还出现大量弯曲和扭折的滑移带。两种样品微裂纹的连接方式也不尽相同     

3104铝合金高温热压缩变形流变行为研究

在Gleeble-1500热模拟机上对3104铝合金进行热压缩变形实验,变形温度为300～500℃.变形速率为0.01～20 s-1.结果表明:在低应变速率条件下,流动应力随着应变的增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征:而在高应变速率条件下,随着应变的增加,流动应力出现锯齿波动,达到峰值后逐渐下降,表现出不连续动态再结晶特征.本构分析表明:可以采用双曲正弦来描述3104铝合金高温热压缩变形流变行为,热变形激活能为215kJ/mol.     

A356合金原位拉伸裂纹萌生与扩展行为分析

采用扫描电镜原位拉伸观察了电解低钛A356合金铸态下裂纹萌生与扩展特征。结果表明:铸态A356合金裂纹优先萌生于二次枝晶臂间薄弱的共晶体区、大块的共晶硅相处;裂纹的扩展主要是微裂纹易沿着共晶体与基体界面扩展,合金组织中的共晶硅相对裂纹的扩展有一定的阻碍作用,当裂纹与共晶硅颗粒相遇时,扩展方向发生偏离而转向裂纹尖端前沿处有共晶体区开裂、共晶硅相发生断裂、或与基体界面发生分离的更薄弱区。     

珠光体裂纹萌生与扩展的TEM原位观察

在透射电镜中进行动态拉伸原位观察珠光体裂纹萌生与扩展的微观过程。结果表明：珠光体裂纹萌生与扩展方式取决于珠光体层片和拉伸轴的位向关系。当珠光体层片平行于拉伸轴时，裂纹在渗碳体和铁素体中交替萌生，垂直于层片扩展；当珠光体层片垂直于拉伸轴时，裂纹在铁素体中萌生，平行于层片扩展；当珠光体层片与拉伸轴斜交时，裂纹通过渗碳体和铁素体交替断裂而扩展；裂纹也可以在珠光体团边界萌生和扩展。     

7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究

本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。     

Ti-55531合金变形及断裂行为的原位SEM分析

采用原位SEM拉伸方法对比分析了Ti-55531合金片层和双态组织静载下的变形及断裂行为。结果表明,静载下α相的特征参数对该合金的形变、裂纹萌生及扩展有强烈影响。片层组织中粗大次生αs片较软,αs片最先变形促进位错滑移,位错运动至次生αs和残留βr的界面处堆积,塑性变形导致局部应力集中促进裂纹萌生,并沿αs/βr相界面扩展。双态组织中初生等轴αp是相对最软相且尺寸较大,位错滑移自由程较大,易启动多系滑移,αp内不同位向的滑移线交割促进应力集中,部分位错在αP/βtrans界面处堆积产生应力集中,两者导致微裂纹萌生于αp内及αp/βtrans界面,并沿αp/βtrans界面和αp聚集处扩展。     

原位观察共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成与扩展的影响

采用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了Al-20%Si合金在拉伸过程中裂纹形成与扩展过程,研究了共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成、扩展的影响。结果发现:随固溶温度升高,Al-20%Si合金共晶硅粒化效果显著。铸态Al-20%Si合金拉伸过程中在针状共晶硅处容易产生裂纹,且裂纹主要在共晶硅之间扩展。经560 ℃固溶6 h,190 ℃时效10 h后,合金中针状共晶硅完全转变为颗粒状,有效降低了裂纹扩展速度,合金的抗拉强度和塑性明显提高。     

润滑对3104铝合金板变形织构的影响

在无润滑(WOL)和润滑(WL)2种轧制条件下,分别对2.3 mm厚的热轧3104铝合金板进行不同压下量的冷轧.应用取向分布函数(ODF)定量计算和分析在不同轧制压下量下润滑对3104铝合金板材沿板厚方向织构演变的影响.结果表明:随着轧制压下量的增加,样品各层的织构组分强度均逐渐增加;无润滑轧制时样品表面层主要织构组分取向密度普遍高于相同压下量下润滑轧制时的取向密度.导致表面层织构组分增强的原因是摩擦引起应变状态改变的结果.     

3104铝合金高温热压缩过程的再结晶

在Gleeble-1500热模拟机上对3104铝合金进行双道次等温热压缩实验,变形温度为400和500 ℃,变形速率为0.01和0.1 s-1,道次的变形量均为0.4,道次间保温时间为30、60和120 s.结果表明:3104铝合金在400 ℃以上的双道次热变形过程中,发生动态与静态软化.道次间的软化率随着变形温度和应变速率的增加,以及道次间停留时间的延长和道次间保持温度的升高而增大.运用双道次软化率建立了3104铝合金热变形再结晶模型,其再结晶激活能为155 kJ/mol.     

电场退火对3104铝合金板显微组织与再结晶织构的影响

利用三维取向分布函数(ODF)和透射电镜(TEM)等方法研究了电场退火对冷轧3104铝合金板材再结晶、第二相粒子和再结晶织构的影响.结果表明:电场退火具有抑制铝合金板再结晶形核和长大的作用,但并未改变其再结晶形成机制;促进了第二相粒子MnAl6长大;有利于提高立方织构({001}<100>)的强度,同时降低了某些轧制织构的强度.根据Gibbs-Thomson理论,探讨了电场退火时3104铝合金板再结晶及立方织构形成机制.     

Textures variation of 3104 aluminum alloy sheets under different rolling conditions

1　INTRODUCTIONLargequantityoftheAl Mn Mgalloy 310 4isusedinthemanufactureofaluminumbeverage .Muchattentionwaspaidtothecontroloftextureandearinginthedeepdrawingstagesofmanufacture .Thetex tureinthecanstockwasextensivelyinvestigated .Oneearingofaluminumalloyisverycloserelatedtothetexture ,agoodassociationofthetexturescompo nentsearingdropsobviously ,inthissituationthe 4 foldearingat 0°/90°andearingat± 4 5°occursto gether[15] .Theappearanceof 4 foldearingat 0°/90°isduetothecubetext…     

原位内生颗粒增强TiB_2/7055铝基复合材料的组织

对原位内生Ti B2/7055铝基复合材料的微观组织和热处理特性进行了研究。结果表明,原位内生的Ti B2颗粒在基体中弥散分布,与基体界面结合良好。Ti B2/7055复合材料具有显著的时效强化行为,增强相Ti B2颗粒促进复合材料的时效析出行为,缩短硬度达到峰值的时间,热处理后硬度和抗拉强度等性能明显提高。确定了12 mass%Ti B2/7055复合材料最佳热处理制度为460℃固溶60 min,120℃时效20 h。     

In-situ SEM observation on fracture behavior of austempered silicon alloyed steel

Crack initiation,propagation and microfracture processes of austempered high silicon cast steel have been investigated by using an in-situ tensile stage installed inside a scanning electron microscope chamber. It is revealed that micro cracks always nucleate at the yielding near imperfections and the boundary of matrix-inclusions due to the stress concentration. There are four types of crack propagations in the matrix:crack propagates along the boundary of two clusters of bainitic ferrite;crack propagates along the boundary of ferrite-austenite in bainitic ferrite laths;crack propagates into bainitic ferrite laths;crack nucleates and propagates in the high carbon brittle plate shape martensite which is transformed from some blocky retained austenite due to plastic deformation.Based on the observation and analysis of microfracture processes,a schematic diagram of the crack nucleation and propagation process of high silicon cast steel is proposed.     

A356铸造铝合金的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展研究

研究了A356-T6铸造铝合金的缺口疲劳裂纹萌生与早期扩展行为及机制.结果表明,热等静压试样的疲劳抗力优于非热等静压试样.对于钝缺口试样,疲劳裂纹萌生于缺口根部附近的多个平面,最终哪个裂纹源扩展成主裂纹取决于局部微观组织.对于缺口几何形状不同的热等静压和非热等静压疲劳试样,在疲劳过程中,不管是在高应力状态下,还是在低应力状态下,都出现了铝基体的循环塑性变形和共晶硅粒子断裂导致疲劳裂纹萌生.对于非热等静压试样,铸造缩孔在构件的疲劳过程中起着重要作用,但即使缺口根部存在较大尺度的铸造缩孔,导致了疲劳裂纹萌生,但也同时观察到疲劳裂纹从共晶硅粒子、金属间化合物、铝基体的滑移带和铁基金属间化合物等处萌生.对于脆性的A356铸造铝合金可采用修正的断裂力学参量ΔKn、局部应力范围Δσ或局部应变幅Δε/2作为控制参量来表征疲劳裂纹萌生行为,而缺口有效应力强度因子范围ΔKneff和ΔJs参量可用来表征缺口场中短裂纹扩展行为.