C919鋁合金顯微組織與拉伸斷口分析

通過(guò)室溫拉伸試驗(yàn)、拉伸斷口形貌觀察、能譜成分分析、顯微組織觀察及化學(xué)成分檢測(cè),對(duì)ld10鋁合金鍛件橫向塑性偏低及不均勻的原因進(jìn)行分析。結(jié)果表明,熱處理工藝改變后鍛件的橫向塑性性能并沒(méi)有得到明顯改善。密集分布的大塊狀脆性相是鍛件橫向塑性偏低的主要原因。脆性相的尺寸大小和分布主要受鍛造變形程度和變形均勻性的影響。應(yīng)改進(jìn)工藝使鍛件均勻變形,以提高鍛件的橫向塑性性能。

簡(jiǎn)介6.5mm～120mm厚鋁合金預(yù)拉伸板水浸自動(dòng)探傷設(shè)備工作方式,探傷方法,檢測(cè)效果,檢測(cè)效率及鋁合金預(yù)拉伸板水浸自動(dòng)探傷的優(yōu)越性。通過(guò)對(duì)浸入水槽的鋁合金預(yù)拉伸板進(jìn)行多通道檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果由c掃型式顯示,可同時(shí)觀察九個(gè)通道a掃探傷結(jié)果?？蓪?duì)缺陷精確定量、定位,探傷結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

采用比例試樣與50mm定標(biāo)距的非比例試樣對(duì)6005a-t6鋁合金型材進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn),并對(duì)兩種類(lèi)型試樣測(cè)得的斷后伸長(zhǎng)率進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:采用比例試樣測(cè)得的斷后伸長(zhǎng)率結(jié)果比較接近,能夠反映材料的真實(shí)性能,且此時(shí)的斷后伸長(zhǎng)率具有可比性;采用非比例試樣測(cè)得的斷后伸長(zhǎng)率結(jié)果相差較大,且對(duì)于同一試樣,l0越大,a越小。

采用非線性有限元軟件msc.marc,結(jié)合淬火和預(yù)拉伸實(shí)驗(yàn),建立厚板淬火-預(yù)拉伸應(yīng)力預(yù)測(cè)模型時(shí),運(yùn)x射線衍射技術(shù)的層削測(cè)試方法驗(yàn)證了此模型。結(jié)果表明:應(yīng)力場(chǎng)預(yù)測(cè)模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)算吻合較好,其中淬火應(yīng)力平均偏差小于10%;有效的實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以對(duì)有限元預(yù)測(cè)模型的建立進(jìn)行改進(jìn)和檢驗(yàn);理想假設(shè)的存在使得預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際有所偏離,但應(yīng)力預(yù)測(cè)趨勢(shì)仍可有效揭示厚板的應(yīng)力演變規(guī)律。

對(duì)ly12m鋁合金板進(jìn)行同步冷卻熱拉伸試驗(yàn),隨后進(jìn)行固溶時(shí)效處理,利用光學(xué)顯微鏡和拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)其顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:對(duì)ly12m鋁合金板進(jìn)行同步冷卻熱拉伸并固溶時(shí)效后,合金中強(qiáng)化相彌散均勻、尺寸細(xì)小,其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均提高了150%～200%,固溶保溫時(shí)間長(zhǎng)的強(qiáng)化效果較好;同步冷卻熱成型工藝同樣適用于鋁合金。

研究了不同熱處理工藝下7a55鋁合金淬火預(yù)拉伸(w51)板材的力學(xué)性能、腐蝕性能、電導(dǎo)率變化以及相應(yīng)的微觀組織特點(diǎn)。用正交實(shí)驗(yàn)分析雙級(jí)時(shí)效工藝,結(jié)果表明7a55鋁合金雙級(jí)時(shí)效的四因素中第二級(jí)時(shí)效溫度和時(shí)間是影響最終性能的主要因素。淬火預(yù)拉伸7a55合金板材最佳雙級(jí)時(shí)效熱處理工藝分別為:t7651:121℃×5h+170℃×6h,t7451:121℃×5h+160℃×14h。電鏡觀察結(jié)果表明,t7451、t7651時(shí)效時(shí)晶內(nèi)析出半共格的η′相和η相,并有不同程度粗化,晶界為斷續(xù)分布的粗大η平衡相。這種微觀結(jié)構(gòu)能有效的提高7a55合金板材的電導(dǎo)率和腐蝕性能,同時(shí)使合金具有較高強(qiáng)度。

研究了a357鑄造鋁合金經(jīng)t5/t6熱處理后在室溫條件下的拉伸性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在室溫條件下,a357-t5鑄造鋁合金的力學(xué)性能略好于a357-t6鑄造鋁合金。a357鑄造鋁合金的力學(xué)性能明顯優(yōu)于a356鑄造鋁合金。拉伸斷口分布鑄造缺陷、韌窩及二次裂紋。

文章編號(hào):10071385(2010)01000503 a357鑄造鋁合金拉伸性能研究 解傳浩陳振中 (沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院航空宇航工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110136) 摘要:研究了a357鑄造鋁合金經(jīng)t5/t6熱處理后在室溫條件下的拉伸性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 在室溫條件下,a357-t5鑄造鋁合金的力學(xué)性能略好于a357-t6鑄造鋁合金。a357鑄造鋁合 金的力學(xué)性能明顯優(yōu)于a356鑄造鋁合金。拉伸斷口分布鑄造缺陷、韌窩及二次裂紋。 關(guān)鍵詞:a357鑄造鋁合金;拉伸;力學(xué)性能;斷口 中圖分類(lèi)號(hào):v257文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a 鋁硅系鑄造鋁合金鑄造流動(dòng)性好、氣密性好、 收縮率小和熱裂傾向小等特點(diǎn),經(jīng)過(guò)變質(zhì)和熱處 理后,具有良好的力學(xué)性能、物理性能、耐腐蝕性 能和較好的機(jī)械加工性能,在汽車(chē)和航空工業(yè)

針對(duì)鋁合金厚板內(nèi)部殘余應(yīng)力檢測(cè)難、預(yù)測(cè)難、控制更難的問(wèn)題,通過(guò)三因素三水平正交試驗(yàn),運(yùn)用裂紋柔度法檢測(cè)了7075鋁合金預(yù)拉伸板的內(nèi)部殘余應(yīng)力,總結(jié)了其分布規(guī)律,根據(jù)厚板內(nèi)部的應(yīng)力分布特點(diǎn),構(gòu)造了應(yīng)力分布線型函數(shù);運(yùn)用非線性回歸技術(shù),建立了關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力值與淬火板表面應(yīng)力的關(guān)系,構(gòu)建了預(yù)拉伸板殘余應(yīng)力場(chǎng)評(píng)估模型.結(jié)合測(cè)試得到的淬火板表面應(yīng)力和回歸得到的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力值,重構(gòu)預(yù)拉伸板殘余應(yīng)力場(chǎng).對(duì)某廠生產(chǎn)的預(yù)拉伸板進(jìn)行的殘余應(yīng)力評(píng)估表明,該模型具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性.

采用直接熱力耦合的方法,引入7075鋁合金高溫下的流變應(yīng)力特征曲線,對(duì)不同厚度的7075鋁合金板材在實(shí)際淬火工藝下的淬火過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,揭示鋁合金板材淬火殘余應(yīng)力分布規(guī)律;考慮鋁合金板材拉伸過(guò)程中的實(shí)際夾持方式,對(duì)不同厚度7075鋁合金板材實(shí)際拉伸過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析對(duì)比拉伸后殘余應(yīng)力分布規(guī)律,并對(duì)拉伸工藝進(jìn)行優(yōu)化,確定最佳拉伸率和鋸切量,揭示厚度變化對(duì)淬火殘余應(yīng)力、拉伸后殘余應(yīng)力以及鋸切量的影響規(guī)律。利用鉆孔法對(duì)實(shí)際拉伸的7075鋁合金板材進(jìn)行拉伸后殘余應(yīng)力的試驗(yàn)測(cè)試,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果相吻合。研究結(jié)果表明,隨著厚度的增加,淬火殘余應(yīng)力、最佳拉伸率以及鋸切量都相應(yīng)增大,鋸切量中過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度為板材厚度的60%～70%。

為了探求鋁合金預(yù)拉伸厚板變形特點(diǎn)對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響,結(jié)合實(shí)驗(yàn)和有限元仿真,揭示了預(yù)拉伸工藝下厚板非均勻區(qū)應(yīng)力演變規(guī)律.在不同尺寸厚板和不同工藝下,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)預(yù)拉伸機(jī)仿真模型,分析夾持區(qū)和過(guò)渡區(qū)應(yīng)力場(chǎng)演變機(jī)理和規(guī)律.分析結(jié)果表明,非均勻區(qū)多樣化的應(yīng)力分布特點(diǎn),不僅影響了厚板夾持穩(wěn)定性,也對(duì)材料拉伸后的鋸切率造成影響.拉伸時(shí),夾持長(zhǎng)度應(yīng)不小于2倍試件厚度以保證拉伸穩(wěn)定性.同時(shí),過(guò)渡區(qū)范圍與板厚度有關(guān),其范圍約為板厚的60%～70%,參考鋸切長(zhǎng)度為板厚3倍為宜.

通過(guò)研究單級(jí)、雙級(jí)和三級(jí)時(shí)效對(duì)新型高強(qiáng)鋁合金強(qiáng)韌性的影響,探索使該合金具有最佳強(qiáng)韌性配合的熱處理工藝。此外,對(duì)該合金在不同熱處理?xiàng)l件下的kic試樣的斷裂特征進(jìn)行了觀察。

采用低倍檢測(cè)、掃描電鏡能譜儀和金相顯微鏡對(duì)低合金中厚板拉伸性能不合格的斷口進(jìn)行觀察、檢測(cè)和分析,指出造成拉伸性能不合格的原因是鋼中的帶狀組織和較多非金屬夾雜物所致。

為消除鋁合金預(yù)拉伸板中的殘余應(yīng)力,采用彈塑性有限元法對(duì)振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬。研究振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力消除的影響,結(jié)果表明只有鋁合金預(yù)拉伸板產(chǎn)生一定的塑性變形振動(dòng)時(shí)效才能有效消除殘余應(yīng)力;對(duì)于共振時(shí)效,激振產(chǎn)生的較大振幅能更有效消除殘余應(yīng)力;激振時(shí)間對(duì)激振效果影響不大。

q235b熱軋h型鋼拉伸試驗(yàn)后出現(xiàn)分層斷口。用掃描電鏡進(jìn)行了顯微觀察,發(fā)現(xiàn)分層現(xiàn)象與試樣中超長(zhǎng)的帶狀組織密切相關(guān)。用能譜儀對(duì)斷口分層處和超長(zhǎng)鐵素體帶上的夾雜物進(jìn)行了成分分析,證實(shí)都是硫化物。試樣拉伸時(shí)在鐵素體帶上密集分布的硫化物處產(chǎn)生大量微裂紋,同時(shí)超長(zhǎng)鐵素體帶的變形又受到阻礙,導(dǎo)致該處在試樣拉斷之前裂紋已經(jīng)貫通,最終在斷口上形成分層。因此,拉伸試驗(yàn)斷口出現(xiàn)分層的原因是試樣中存在密集分布的硫化物和超長(zhǎng)的帶狀組織。

通過(guò)對(duì)swrh82b盤(pán)條的拉伸斷口進(jìn)行分析,認(rèn)為網(wǎng)狀滲碳體和大顆粒脆性?shī)A雜物等缺陷是引起斷口異常的主要原因。

分別對(duì)船用鋼板沒(méi)有分離、輕微分離、嚴(yán)重分離的拉伸斷口試樣進(jìn)行了全面分析。研究表明,船板分離現(xiàn)象的產(chǎn)生有其內(nèi)在原因,也有外來(lái)因素的影響。

為提高安全性并降低成本，c919鋁合金輪轂和高強(qiáng)鋁合金旅客觀察窗的設(shè)計(jì)采用了世界最先進(jìn)的近終成型精密模鍛件。中鋁西南鋁承擔(dān)了c919中強(qiáng)高韌鋁合金輪轂和高強(qiáng)鋁合金旅客觀察框精密模鍛件研制工作。研究團(tuán)隊(duì)克服裝備上的欠缺，科學(xué)組織，集中攻克了精密模鍛過(guò)程中的一系列技術(shù)難題。

利用掃描電子顯微鏡、能譜儀、光學(xué)顯微鏡及電子探針等對(duì)比分析了q235b鋼板拉伸試驗(yàn)后出現(xiàn)分層和不分層的兩組試樣，研究引起鋼板拉伸分層的原因。試驗(yàn)結(jié)果表明：分層試樣中心含有大量的mns、si02等夾雜，心部存在寬大的鐵素體條帶，是導(dǎo)致q235b銅板出現(xiàn)拉伸分層現(xiàn)象的主要原因。根據(jù)分析結(jié)果提出改進(jìn)措施以減少和消除此種缺陷。

采用鉆孔法對(duì)經(jīng)不同拉伸量的60mm厚6061鋁合金預(yù)拉伸板進(jìn)行殘余應(yīng)力的測(cè)量,分析其現(xiàn)存殘余應(yīng)力大小與拉伸量的匹配關(guān)系。結(jié)果表明:對(duì)于60mm厚的6061預(yù)拉伸板經(jīng)拉伸率1.9%左右的預(yù)拉伸后,其殘余應(yīng)力較低。

為了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化,汽車(chē)覆蓋件正在使用鋁合金材料逐步代替鋼板材料,由于材料屬性的影響,沖制鋁合金材料制件的模具與沖制鋼板材料的制件的模具在設(shè)計(jì)制造上存在一定的區(qū)別.結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),闡述了沖制鋁合金制件的拉伸模與沖制鋼板材料制件的模具的不同之處.

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