2219铝合金锻件TIG焊接头的组织和腐蚀行为

采用TIG焊制备2219铝合金焊件,并结合金相(OM)、扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)、浸泡实验和电化学实验等分析测试方法,研究了2219铝合金锻件TIG焊接头的组织演变和腐蚀行为。结果表明:焊缝组织呈树枝状等轴晶,细小均匀;局部腐蚀原电池形成倾向减弱,电位正移,耐蚀性能最好;母材区由于残余结晶相和晶界时效析出相连续析出,腐蚀发生在残余结晶相周围贫铜区和晶界处,且晶界作为腐蚀通道加速阳极溶解速率,导致母材区在腐蚀溶液中最先腐蚀;过时效区因析出相在晶界上的断续分布,晶界电位将正移,有利于腐蚀性能的提高;淬火区存在大量含Cu过饱和固溶体,且未见无沉淀析出带,是抗腐蚀性能较过时效区进一步提高的原因。由于残余结晶相、基体、析出相和晶界结构的共同作用导致合金接头耐蚀性存在差异,依次为焊缝区淬火区过时效区母材区。     

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。     

应力水平对2219铝合金腐蚀损伤力学性能的影响

为明确应力水平及暴露时间对2219铝合金腐蚀损伤力学性能的影响,选择在不同应力水平作用下暴露于EXCO腐蚀溶液中,经不同时间加速腐蚀后的2219铝合金试样,开展表面蚀坑深度测量、力学性能测试、拉伸断口形貌观察试验。结果表明,应力水平、暴露时间都是影响试样应力腐蚀损伤发展从而影响材料力学性能变化的重要因素。在腐蚀的初期阶段,即0.0~1.5 h,应力水平因素的影响有限;当暴露时间大于等于2.0 h,应力水平引起的以蚀坑平均深度为表征的腐蚀损伤更加显著。但在试验时间（2.5 h）内,应力水平对腐蚀损伤所产生的影响小于暴露时间,因而对材料力学性能变化的影响也小于暴露时间。腐蚀损伤造成的点蚀坑、微裂纹破坏了材料的连续性,使试样材料的抗拉强度、延伸率、弹性模量等力学性能指标下降,是促使材料在拉伸试验中没有经过充分的塑性变形阶段就发生瞬间断裂的重要原因。深度大的点蚀坑、微裂纹,可能成为断口主裂纹的起源。     

双级时效对1933铝合金锻件组织和性能的影响

采用电导率测试、常温力学性能测试、慢应变速率拉伸、透射电镜和正交试验等手段,研究双级时效对1933铝合金锻件力学性能、抗应力腐蚀性能及微观组织的影响.研究结果表明:与T6态相比,通过合适的双级时效制度(110℃/6 h+160℃/8 h或120℃/12 h+160℃/6 h),锻件的抗拉强度和屈服强度分别下降3.8%和1.0%,电导率却提高了19.5%,抗应力腐蚀性能显著提高.双级时效中第2级时效温度是控制锻件性能的关键因素,通过合理的双级时效制度,机体中的沉淀相细小弥散,晶界上的η相粗大且不连续,使得锻件具有良好的综合性能.     

蠕变时效对2219铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能与微观组织的影响

为了研究蠕变应力作用下的时效热处理对2219铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能与微观组织的影响,对蠕变时效与人工时效2种不同热处理工艺板材的搅拌摩擦焊接进行对比实验.研究结果表明:相比于人工时效板材的搅拌摩擦焊(AA+FSW)接头,蠕变时效板材搅拌摩擦焊(CA+FSW)接头的显微硬度、抗拉强度和伸长率均更高;CA+FSW板材...     

时效处理对7085铝合金锻件组织和腐蚀性能的影响

采用慢应变速率拉伸试验、剥落腐蚀试验、极化曲线及透射电镜等分析方法,研究时效处理对7085铝合金锻件腐蚀性能的影响.研究结果表明:与T6时效合金相比,合金经T74时效的抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀性能提高但强度显著降低;经RRA时效处理,合金保持了较高强度的同时,应力腐蚀性能敏感性降低,抗剥落腐蚀性能提高;在腐蚀溶液中,极化曲线测试也表现出同样的趋势:合金经过RRA时效处理,形成粗大且不连续的晶界析出相是提高腐蚀性能的主要原因.     

Ti元素对7072铝合金显微组织与性能的影响

通过透射电镜、扫描电镜、拉伸试验和电化学测试等方法,系统研究了Ti元素的添加对模拟钎焊态7072铝合金热传输材料的显微组织、不同条件下力学性能与电化学性能的影响规律.透射电镜分析表明,Ti元素的添加对晶粒尺寸的影响微弱,且对析出相的析出有抑制作用.力学试验结果表明,Ti元素对钎焊态合金的高温力学性能有很大的影响.常温下含Ti合金的拉伸力学性能与无Ti合金相近.但在150℃测试时,屈服强度可提高5.5 MPa,抗拉强度和延伸率基本不变.在200℃测试时,抗拉强度可提高近10 MPa,屈服强度和延伸率略有下降.电化学试验结果表明,添加Ti元素能提高钎焊态7072铝合金的抗腐蚀性能,可使7072铝合金在0.5% NaCl溶液、3.5% NaCl溶液和1M NaCl+0.3M H2O2溶液中的腐蚀电位分别正移8.3 mV、11 mV和8.5 mV.     

2219-T6静轴肩辅助搅拌摩擦焊组织与性能分析

为探究安装外部静止轴肩对搅拌摩擦焊接头成形和力学性能的影响,采用自主研制的外部静止轴肩辅助搅拌摩擦焊(Non-Rotational Shoulder Assisted Friction Stir Welding,NR-SA-FSW)焊具对2219-T6铝合金4 mm厚板材进行对接焊试验,观察焊后接头表面成形情况.采用拉伸和显微硬度试验对焊缝的力学性能进行测试,并与相同焊接参数下的搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)进行对比分析.使用金相显微镜和场发射扫描电镜对接头焊缝组织进行分析.结果表明,由于静止轴肩的平动刮擦作用,NRSA-FSW相比FSW,接头表面更加光滑,无鱼鳞纹、飞边以及接头减薄现象.NRSA-FSW接头相比于FSW接头软化区有所增加,接头显微硬度分布更加均匀.NRSA-FSW接头平均抗拉强度323 MPa,达到母材的72％,抗拉强度同FSW相近.NRSA-FSW焊核呈"U"状,焊缝组织无缺陷.接头拉伸试验在焊核区(Nuggest-Zone,NZ)处断裂,为韧性断裂.     

添加钇对TiAl合金组织和性能的影响

设计并熔炼了成分为（Ｔｉ５０Ａｌ５０）１００－ｘＹｘ（ａｔｏｍ）＝０－２．０％）的合金，用金相显微镜、扫描电镜、三点弯曲试验等手段，研究了添加钇（Ｙ）对ＴｉＡｌ合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：２的添加能改变ＴｉＡｌ合金中Ｏ、Ｎ等间隙原子含量并增加ＴｉＡｌ合金显微组织，使γＴｉＡｌ使合金晶粒细化，促进γ＋α２片层状组织的形成，适量钇的添加能降低ＴｉＡｌ合金中Ｏ、Ｎ等间隙原子含量并增加ＴｉＡｌ     

使役条件下热暴露对2124-T851铝合金显微组织与性能的影响

采用室温拉伸性能测试、金相和透射电子显微分析方法研究热暴露温度和时间对30 mm厚2124-T851铝合金板材组织与力学性能的影响.研究结果表明:在高于板材190℃最终时效温度下热暴露,合金强度下降而伸长率上升,温度愈高、时间愈长,强度下降和伸长率上升就愈快,于250℃热暴露50 h和100 h时,屈服强度分别降低53%和58%,伸长率分别上升约23%和55%;低于最终时效温度热暴露,若热暴露温度在150℃以下,则合金拉伸力学性能变化不大;当热暴露温度接近最终时效温度,如175℃时,若热暴露时间在100 h以内,则合金拉伸性能变化也不大;若热暴露时间超过100 h,则合金强度和塑性均有所下降.于175℃热暴露500 h屈服强度和伸长率就分别降低14%和9%;于热暴露条件下,2124-T851合金拉伸性能衰退的主要原因是合金固溶体基体内主要强化相S'(Al2CuMg)相粗化以及晶界无沉淀析出带的宽化.     

淬火水温对2219铝合金锻环组织和力学性能的影响

采用室温拉伸测试、金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜等测试分析方法,研究淬火水温(20～80℃)对2219铝合金锻环组织和拉伸性能的影响.研究结果表明:随着淬火水温提高,锻环的抗拉强度、屈服强度和延伸率先升高后降低.当淬火水温超过60℃时,锻环延伸率各向异性倾向显著增加,其主要原因是形成粗大晶界析出相.当淬火水温为40℃时,锻环具有较好的强度和延伸率,其轴向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为418 MPa、300 MPa和9.3%,径向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为420 MPa、300 MPa和9.8%,切向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为447 MPa、329 MPa和12.6%.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接工艺研究

借助于有限元仿真软件ANSYS模拟仿真2219铝合金搅拌摩擦焊接过程,得到在焊接准稳态阶段不同时刻和位置处的温度情况,确立了温度场在时间和空间上的分布规律.结果表明,焊接的最高温度为525℃,低于铝合金熔点.在试验中采用仿真所使用的焊接工艺参数,得出的焊缝表面质量较好,没有出现背部间隙及未焊透缺陷.在整个试验过程中,试验测得的工件温度变化与仿真模拟的结果误差小于5%.在进行试件的力学性能试验中,试件的抗拉强度达到母材的74%,均高于其它的焊接方式.所采用的焊接工艺参数对实际焊接6mm厚的2219铝合金具有借鉴作用.     

半固态Al-Cu-Mn合金锻件的热处理工艺与组织

利用正交试验法,对Al-Cu-Mn合金半固态锻压件进行了固溶时效热处理.通过对硬度指标的分析,获得了热处理的最佳工艺参数.同时分析了时效后的显微组织.结果表明,Al-Cu-Mn合金半固态锻压件在固溶温度540℃、固溶时间13 h、时效温度165℃、时效时间8 h下,其维氏硬度值可达130 MPa以上;且析出相均匀、弥散地分布在基体上.     

2219-T87超声辅助搅拌摩擦焊接头组织与性能

为了研究超声辅助对2219铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响,采用超声辅助搅拌摩擦焊方法对3mm厚2219-T87铝合金板进行对接焊试验.对接头进行微观组织分析、力学性能测试、三维应变测试、断口扫描及XRD实验分析.结果表明,在搅拌摩擦焊接过程中加入高频超声振动,焊缝抗拉强度提高了8.48%,断裂应变提高了9.25%,同时有效改善了焊接接头微观组织的上下不均匀性,增大了焊缝底部横截面尺寸,对焊缝底部缺陷有明显的抑制作用,且通过XRD试验,发现在搅拌摩擦焊过程加入超声后,由于焊接温度的下降,使得强化相θ″相与θ′相长大聚集程度下降,同时粗大的θ相粒子聚集程度降低,使焊缝综合力学性能得到提高.     

钨含量和颗粒形状对钨合金力学性能的影响

采用MTS810材料疲劳实验系统,开展了不同粒径91钨合金材料的准静态单轴拉伸实验研究,获得了材料的应力应变曲线和静态力学性能参数。在此基础上,建立了能够反映钨合金材料宏微观特征的计算模型,数值计算了不同颗粒形状、不同钨含量合金材料在准静态拉伸载荷作用下的力学性能。得到了其整体的应力应变曲线以及钨合金屈服强度与钨合金微观参量之间的关系。并分析了钨合金材料的内部应力和应变场。结果表明:计算结果和实验结果吻合较好,随着钨含量的增加,钨合金的屈服强度增加,但其延伸率均降低;随着长径比的增加,钨合金的屈服强度有所增加,且随着长径比的增加,屈服强度的增加变得缓慢。为进一步钨合金材料性能的研究提供了重要的指导作用。     

2219铝合金VPTIG焊接头的低温断裂韧性

采用裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)试验研究了高强2219铝合金变极性钨极氩弧焊(variable polarity tungsten inert gas welding,VPTIG)接头各部位的低温断裂韧性,利用扫描电镜对各部位的CTOD试验断口特征进行分析,并结合金相组织进一步阐明组织与断裂韧性的关联.研究结果表明,2219铝合金VPTIG焊接头各部位表现出不同的低温断裂韧性,熔合线最低,热影响区高于焊缝,但均低于母材.扫描电镜断口观察结果表明,母材、焊缝及热影响区的断裂机制为剪切断裂,熔合线的断裂机制为准解理断裂.金相组织分析较好地解释了焊接接头不同部位断裂韧性的差异.     

半固态轧制对沉积态7050铝合金显微组织的影响

在560～620℃下对喷射沉积态7050铝合金材料进行了半固态轧制实验,采用扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪考察了材料晶粒尺寸和第二相粒子的分布随重熔温度的变化规律,以及轧制过程中重熔温度和变形量对带材显微组织的影响,分析了半固态轧制的可行性.结果表明:喷射沉积态7050铝合金的晶粒长大激活能为70.5kJ/mol;当重熔温度由560℃增加到620℃时,材料的晶粒粗化速率由1.16μm3/s增加到76.06μm3/s,液相分数由3.7%增加到64.1%;第二相粒子的分布和数量对晶粒的粗化有抑制作用;喷射沉积态7050铝合金最佳的半固态轧制重熔温度为590℃;喷射沉积态材料在半固态轧制成形时,形变的主要作用是致密化材料、破碎晶粒、促使动态再结晶的发生.     

冷轧复合对铝合金复合箔组织与性能的影响

研究了在冷轧复合法生产汽车散热器用铝合金复合箔的工艺中,冷轧首道次压下率、包覆层厚度及成品前退火制度对复合箔组织与性能的影响.结果表明:皮材A4045和芯材A3003在30%~50%的首道次压下率下可以实现良好的初结合,冷轧工艺生产的复合箔上、下包覆层的厚度基本一致.最后一道次的精轧压下率在25%~35%之间时,复合箔成品的抗下垂性能最佳.复合箔成品前的退火温度应控制在320~400℃,退火温度为400℃时,退火时间以不超过80 min为宜.     

TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织与性能的影响

利用混合盐高温反应法制备了原位自生TiB2/2219铝基复合材料铸锭. 通过光学显微镜、扫描电镜、X射线等显微组织表征方法以及弹性模量、室温拉伸和室温摆锤冲击实验等测试手段,研究了TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织和性能的影响. 研究表明,当TiB2质量分数由0提高到5%时,TiB2颗粒尺寸和TiB2/2219铝基复合材料铸锭的平均晶粒尺寸逐渐减小,固溶时效态的TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量和强度显著上升,但延伸率和冲击韧性下降. 当质量分数为5%时,TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到88.7 GPa、（474.2±2） MPa、（400.6±1） MPa和（4.7±0.1）%.     

液相线铸造铝合金2618显微组织

采用液相线铸造法即在液相线温度铸造变形铝合金２６１８获得了金属半固态加工要求的细小、等轴的“非枝晶”组织,同时考察了铸造温度、冷却速度及再加热温度和时间对该组织的影响·结果表明,在一定冷却速度条件下在液相线温度铸造能获得适合于半固态加工的细小球形晶粒,并且该组织在再加热回半固态仍能保持稳定·