2219铝合金焊缝组织及其对力学性能的影响

针对厚度为4 mm的2219-T87铝合金进行惰性气体钨极保护焊(Tungsten inert gas arcwelding,TIGAW)试验研究,分析焊缝的组织结构及力学性能。拉伸试验结果显示,接头试样平均屈服强度为母材的49.3%,平均抗拉强度为母材的67.8%,断后伸长率为母材的18.5%。测试了焊接试样各区域的显微硬度,测试结果表明焊缝区域硬度高于其他部位,其中熔合线和热影响区之间的显微硬度最低,同时焊接试样的整体区域硬度均比母材低。对焊接试样进行腐蚀试验,发现接头焊缝区抗腐蚀能力明显强于母材。要提高2219铝合金焊接性能,需改进焊接工艺,减少熔合区以及热影响区的粗大晶粒的形成,解决CuAl2相的偏析等问题。     

焊后热处理对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

对6082-T6铝合金焊接接头进行固溶+时效和时效两种热处理,研究不同热处理制度对其组织和性能的影响。实验结果表明：未处理的6082-T6焊接接头抗拉强度为225 MPa,断裂位置位于热影响区,接头硬度最低值均在热影响区;经时效处理后的6082-T6焊接接头处强化相分布更加均匀,焊缝区组织无明显变化,熔合区和热影响区组织轻微细化,抗拉强度为264 MPa,断裂位置仍在热影响区,接头硬度最低值均在热影响区;经固溶+时效处理后的6082-T6焊接接头处重新析出细小的强化相,熔合区和热影响区组织有明显的细化,抗拉强度提高到302 MPa,断裂发生在焊缝区,硬度值明显高于未处理6082-T6焊接接头的,硬度最低值位于焊缝区。     

电池包用6061铝合金型材成分与挤压成型性关系

由于现有6061铝合金挤压成型性及力学性能较差,在实际生产中应用范围受限,通过改变合金成分开发新型6061铝合金,将Si的质量分数调整至国标上限0.73%～0.80%,Mg的质量分数调整至国标下限0.82%～0.90%,同时分别设计了多细晶元素（Mn+Cr的质量分数为0.40%）与少细晶元素（Mn+Cr的质量分数为0.14%）两种配比方式,分别命名为6061-A铝合金和6061-B铝合金。通过观察微观组织、测试力学性能、调整挤压速度,研究6061-A铝合金和6061-B铝合金的力学性能、挤压成型性。结果表明,6061-A铝合金挤压成型性更好,同时经（175±5）℃×8 h热处理后,型材屈服强度达到312 MPa,抗拉强度达到325 MPa,伸长率为9%,均高于标准要求。     

多次激光冲击对电子束熔化成形Ti–6Al–4V合金的微观组织及力学性能的影响

激光冲击强化作为一种先进的表面处理技术，利用强激光束产生等离子冲击波，可用来提升增材制造金属构件的力学性能。然而，激光冲击对增材制造金属构件力学性能的影响机制仍不清晰。本文研究了多次激光冲击对电子束增材制造（EBM）Ti–6Al–4V钛合金的微观组织及力学性能的影响。系统地分析了多次激光冲击前后电子束增材制造Ti–6Al–4V钛合金试样的微观组织、表面形貌、残余应力及拉伸性能。通过x射线计算机断层扫描三维成像技术分析了激光冲击前后电子束成形试样的内部孔隙分布。研究结果表明，经过两次激光冲击强化处理，可以降低电子束成形Ti–6Al–4V合金试样内部孔隙，细化表层晶粒；两次激光冲击强化后试样抗拉强度提升了12%。此外，试样表层应力状态发生改变，表层产生的最大残余压应力达到419 MPa，影响层深度达到700 μm。多次激光冲击提升EBM成形钛合金力学性能的强化机制可归结为α相的晶粒细化与较深的残余压应力层的形成。     

电流对铝合金激光填丝焊接接头组织及性能影响研究

采用激光填丝焊接技术对3 mm厚的6061铝合金进行搭接叠焊,通过送丝系统对焊丝加入直流电流,研究加入电流后焊接接头成形质量及影响机制,分析焊接接头显微组织以及力学性能。结果表明,加入电流后,熔池内产生电磁场,在洛伦兹力作用下形成熔体对流,形成电磁搅拌。随着电流的增大,焊缝表面成形光滑,焊缝熔深增加;焊缝组织在电磁搅拌作用下,晶粒细化,析出Mg₂Si相;加入电流后熔池稳定性增加,焊缝组织成分均匀化,焊缝区维氏硬度趋于稳定;焊接接头抗拉强度和塑性随着电流的增大均提高。电流为150 A时,焊接接头的抗拉强度为304.68 MPa,伸长率为8.77%。     

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg₂Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。     

采用ECAP制备亚微晶铝合金及其力学性能

采用ECAP与热处理工艺相结合制备了亚微晶7050和2224铝合金,并研究了力学性能·结果发现,ECAP后进行固溶和时效处理,晶粒细化到06μm;力学性能明显提高,7050合金的抗拉强度σb为616MPa,延伸率δ为17%,2224合金的抗拉强度σb为618MPa,延伸率δ为12%,成为亚微晶超高强铝合金     

拉应力对6N01铝合金蠕变时效组织与性能的影响

采用单轴蠕变拉伸试验研究6N01铝合金蠕变时效后组织与性能的变化规律,并结合金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的组织分析与维氏硬度、室温拉伸的力学性能分析,研究蠕变过程中加载的拉应力对6N01铝合金组织与性能的影响。研究结果表明:在180℃/6 h的蠕变时效条件下,加载60 MPa拉应力的试样室温拉伸抗拉强度最大,为341.6 MPa;蠕变时效处理时,加载应力小于60 MPa的试样抗拉强度略比加载应力为60 MPa的试样抗拉强度低;当加载拉应力大于60 MPa时,合金抗拉强度明显下降;当加载拉应力超过60 MPa时,会引起铝基体中析出相粗化,甚至析出相的分布出现应力位向效应,导致合金性能各向异性严重,综合性能变差。     

6061-T6铝合金薄板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)技术对1mm厚6061-T6铝合金薄板进行了对接. 研究了焊接工艺参数的范围,实验测试了焊接接头的强度、硬度和延伸率,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了接头的微观组织. 结果表明:对于1mm厚度6061-T6铝合金,FSW的最优工艺参数为旋转速度1800r·min-1,焊接速度1000mm·min-1;在此参数下,接头的硬度值达到母材的80%左右,抗拉强度达到母材的103%,延伸率达到母材的54%;接头的力学性能与微观结构相符.     

超声波功率对铸轧5182铝合金带坯组织性能的影响

采用超声波连续铸轧工艺制备5182铝合金带坯,研究了超声波功率对5182铝合金带坯组织性能的影响.结果表明：施加超声波振动可细化5182铝合金带坯的晶粒组织,减轻元素的偏析程度.超声波的功率越大,5182铝合金带坯的晶粒越细小,元素偏析程度越小,拉伸力学性能越高.当超声波功率为800 W时,5182铝合金带坯的抗拉强度为211.4 MPa,伸长率为18.4%,与未施加超声波振动相比,此时5182铝合金带坯的抗拉强度提高了15.8%,伸长率提高了26.0%.     

Al-6.6Zn-1.7Mg-0.26Cu合金挤压材焊接接头的组织与性能

采用光学显微镜、透射电子显微镜、维氏硬度计和拉伸试验机,研究了Al-6.6Zn-1.7Mg-0.26Cu合金挤压材熔化极惰性气体保护焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明：焊缝中心区为枝晶,靠近母材侧的焊缝熔合区为柱状晶,母材为等轴晶,但靠近焊缝熔合区的母材晶粒发生了长大。焊接接头的硬度以焊缝为中心呈对称分布,从母材到焊缝中心,硬度先下降后上升再下降。焊缝中心区的硬度最低,为86～105（HV）。焊接接头的抗拉强度为309 MPa,屈服强度为237 MPa,伸长率为4.75%,挤压材的焊接强度系数为0.76。     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8%.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

深冷处理对5A06铝合金FSW接头组织和力学性能的影响

为了避免铝合金焊接接头软化,提升接头力学性能,采用FSW对5A06铝合金进行对接试验,在转速为1 200 r/min、焊速为150 mm/min的条件下,将焊接接头加工成一定尺寸的金相试样和拉伸试样,研究深冷处理时间对5A06铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响规律,采用显微组织观察试验、显微硬度试验和拉伸试验等方法,对接头组织和力学性能进行表征与分析。结果表明：深冷处理具有细化晶粒、促进析出相析出的作用,提高了接头力学性能;经过12 h深冷处理后,接头的抗拉强度和伸长率分别达到385.3 MPa和17.2%,与未经深冷处理的接头相比,分别提高了7.4%和23.7%。因此,深冷处理可以有效提升铝合金焊接接头的力学性能,为其更广泛的应用提供了理论基础和技术参考。     

固溶和时效处理对碳纳米管/2024铝合金复合材料组织和性能的影响

对碳纳米管/2024铝合金复合材料进行固溶和时效处理,通过维氏硬度和室温拉伸实验测试了复合材料的性能,对固溶和时效处理后复合材料的微观组织和析出相进行了表征。研究发现,复合材料的强塑性与固溶和时效处理密切相关,碳纳米管/2024铝合金复合材料经530 ℃×4 h固溶处理后维氏硬度达到最高,为179.45,较原始复合材料维氏硬度提高约31%。时效处理后加速了时效硬化行为,经130 ℃×4 h时效处理后复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率最高,分别为430.4 MPa,606.1 MPa和9.5%。结果表明,碳纳米管/2024铝合金复合材料适宜的固溶和时效制度为：固溶处理530 ℃×4 h,时效处理130 ℃×4 h。     

基于电磁感应加热的电弧增材制造试验研究

为了解决目前电弧增材制造变形及微观组织形态和力学性能较差的问题,以低碳钢为研究对象,通过试验探索电磁感应加热对电弧增材制造性能的调控作用．使用线激光扫描仪检测成形样件的变形,用金相显微镜观测试样的微观组织形态,采用红外热像仪监控成形过程中的温度场,通过拉伸试验对试样进行力学性能测试．结合温度场深入分析试样的变形、微观组织形态和力学性能,结果表明：电磁感应加热可以减小成形样件的变形,具有同步热处理的作用,可以等轴化晶体、细化晶粒,提高成形样件的力学性能．当感应功率为12.6 kW、线圈-焊枪间距为95 mm时,电磁感应作用效果较好,试样变形减小了62%,成形样件的抗拉强度提升了6.38%,伸长率提升了约1%.     

铝合金搅拌摩擦裂纹修复区的显微组织及力学性能

对表面预制了0.8mm深、0.5mm宽裂纹的2A12铝合金进行搅拌摩擦修复,修复后对其修复区显微组织变化规律和力学性能进行了详细研究.结果表明:在合理修复工艺下,实现了裂纹的修复,修复区的平均抗拉强度R_○m、屈服强度R_eL可达到母材的90.1%和92.2%.修复区存在3个组织变化区,其中修复核心区的晶粒被反复碎化、长大及动态再结晶;热机影响区晶粒具有明显的塑性变形,与晶粒显著长大的热影响区共同构成组织软化区;表面硬度与截面上部硬度曲线相似,截面硬度上部依次高于下部;修复核心区存在大量的小角晶粒,并且内部存在一定密度的位错,在晶粒四周均匀分布细小强化相.     

2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能

采用摩擦塞补焊工艺,对8,mm厚的2219-T87铝合金TIG焊缝进行焊接实验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察接头的焊缝成型、显微组织和强化相转变,通过硬度测试、拉伸试验、断口观测研究接头的力学性能和断裂特征.结果表明:摩擦塞补焊接头可分为塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区/TIG焊缝区6部分;接头热影响区和热力影响区的强化相粗化,发生局部软化,垂直于TIG焊缝方向的最低硬度(95.1,HV)出现在热力影响区,平行于TIG焊缝方向的最低硬度(75.3,HV)出现在热影响区;接头的抗拉强度可达321.3,MPa,断后伸长率可达2.8%,,分别为母材的72.2%,和28.0%,;拉伸试样断裂位置为热力影响区,断口呈剪切韧窝,属于塑性断裂.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8％.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

淬火速率对6016铝合金显微组织及力学性能的影响

通过对试样进行部分水冷淬火处理,在同一试样不同位置进行取样,采用透射电镜分析、维氏硬度测试及室温拉伸实验等方法,研究淬火速率对6016铝合金薄板显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:合金淬火速率越高,自然时效过程中晶内析出的Ⅰ型原子团簇越多,从而T4态的硬度及强度也越高;而在欠时效状态下(180℃×1 h),Ⅰ型原子团簇溶解后析出强化相β″,Ⅱ型团簇转化为强化相β″,淬火速率为875.8℃/s的材料强化效果最为明显,其他位置试验样品的强化效果则随着淬火速率的降低而降低。当淬火速率为875.8℃/s时,材料自然时效14 d后性能仍然稳定,具有良好的塑性及成形性能,其伸长率为36.2%,屈服强度小于140 MPa,应变硬化指数为0.245,人工时效后屈服强度为250.9 MPa,抗拉强度为299 MPa,时效硬化强度为116.7 MPa。     

搅拌摩擦加工制备铝基复合材料的组织和力学性能

采用搅拌摩擦加工方法制备铝基SiC复合材料,研究SiC颗粒在复合材料中的分布均匀性问题,并对复合材料的力学性能及断口形貌进行分析.结果表明:1、2、3道次加工后SiC颗粒在复合材料中出现漩涡状和带状团聚现象;经4道次搅拌摩擦加工后复合层中SiC颗粒均匀弥散分布在基体金属中,复合层组织发生明显细化;添加SiC颗粒4道次加工后复合材料显微硬度提高,抗拉强度降低.搅拌摩擦区的显微硬度平均值为68HV,为基体金属显微硬度(45HV)的1.5倍;抗拉强度降低为176MPa,为基体金属的81%;复合材料拉伸试样总体表现为韧性断裂,断裂机制包含韧性断裂以及SiC颗粒与基体结合界面的撕裂.