渗氮处理对TC4钛合金性能的影响

为了在钛合金螺纹表面形成完整的膜层，提高材料耐磨性能，采用金相形貌分析、硬度和强度分析等手段研究了TC4钛合金渗氮过程参数对微观结构及性能的影响。试验结果表明，随着渗氮温度从700℃升至850℃，材料抗拉强度从1 026 MPa降低至930 MPa；延伸率随着温度升高而逐渐增高；表面硬度从529 HV上升至826 HV，相比于渗氮前280 HV，硬度有大幅度的提高；而保温时间从8 h增加至20 h，对材料的硬度和形貌影响较小，按照此工艺可以在钛合金零件表面形成完整的膜层；钛合金硬度的提高主要是因为表面形成了由Ti₂N和α-Ti组成的渗氮改性层表面。     

5A90铝锂合金的蠕变时效行为及机理

研究了在不同时效温度和应力水平的影响下,5A90铝锂合金的蠕变时效行为和微观组织及力学性能演变规律和机理。实验采取先加载后加热的方法,即考虑了蠕变时效非等温阶段。结果表明:在恒定外加应力175MPa下,加热至100、130和160℃时的非等温蠕变应变分别为0.026%、0.036%和0.069%;160℃下等温阶段保持18 h后的蠕变应变达到1.207%,远大于130℃下的0.079%和100℃下的0.039%;蠕变应变速率随温度升高而增加;由于蠕变损伤,160℃下出现蠕变第3阶段。研究了130℃下不同应力水平对微观组织和力学性能演变的影响,发现应力为175 MPa时,非等温蠕变变形很明显,但在125和150 MPa下加热至120℃之前不会发生蠕变,并且等温蠕变应变随应力增大而增加;较高的应力可以促进δ′(Al3Li)、S(Al2MgLi)相的析出和长大;在蠕变时效初期,应力越大,位错密度越小,而在蠕变时效的后期则相反;与125和150 MPa相比,合金在175 MPa下蠕变时效初期表现出最低的强度和最好的塑性,而在蠕变时效后期则相反,这归因于位错强化和δ′相强化之间的协同作用。     

基于数字图像相关的预腐蚀2024-T4铝合金疲劳开裂实验研究

通过三维数字图像相关(3D-DIC)方法研究预腐蚀2024-T4铝合金在三种不同最大应力水平和应力比下的疲劳开裂行为。通过应变场演化直观地显示裂纹萌生和扩展的时空特征,并通过扫描电镜观测关键损伤区域的断裂微观形貌。结果表明:试样边缘的局部腐蚀促进了疲劳裂纹萌生,影响了裂纹的形核位置,并引起材料氢脆现象;疲劳裂纹扩展方向与加载方向呈60°~68°角,表明疲劳裂纹扩展可以用KⅠ/KⅡ混合模式来描述;预腐蚀铝合金疲劳失效存在单裂纹断裂、多裂纹联合、多裂纹竞争和多裂纹平行扩展4种典型的失效模式。     

高硅铝合金激光封焊与焊接接头的工艺研究

针对高硅铝合金电子封装管壳激光封焊后，焊接接头附近易出现裂纹，产品密封成品率低的问题，提出了一种具有预热-焊接-后处理的激光脉冲波形。通过研究激光封焊工艺参数与管壳焊接结构的作用关系，以及焊接接头部位的微观结构，确定了符合可靠性要求的管壳焊接接头的结构，避免了裂纹等缺陷的发生，并通过了可靠性验证，将其应用到宇航用混合微电路生产中，产品合格率得到了极大的提升。     

基于应变量耦合的低成本Ti-Al-V-Fe合金本构关系

为了获取新型低成本Ti-Al-V-Fe合金热成形工艺窗口,研究了热加工参数为变形温度875~1100℃、应变速率0.001~1 s^-1、变形量70%的低成本Ti-Al-V-Fe合金热变形行为。结果表明:流变应力与变形温度成反比,与应变速率成正比,合金为典型负温度、正应变敏感材料。以热模拟实验数据为依据,运用多元线性回归方法,确定了材料常数与应变的函数关系,建立了基于应变量耦合的α+β两相区及β单相区Arrhennius本构方程,其耦合系数为0.98,表明建立的模型在给定任意应变量时可准确预测流变应力。根据热激活能,判别合金在不同相区软化机制,单相区为动态回复,两相区为动态再结晶。     

热处理对超细晶稀土镁合金组织和性能的影响

镁合金作为目前工业应用中最轻的结构材料之一,在航空航天领域具有良好的应用前景。细晶镁合金因其优越的力学性能受到人们关注,但其热稳定性在一定程度上限制了其应用。为此,使用等通道角挤压(ECAP)对Mg-Y-Zn-Zr合金进行强烈塑性变形,得到超细晶镁合金,对其进行不同温度、不同时间条件下的退火处理,以进一步提高该合金的塑性,研究该合金在高温下的稳定性。对处理后的样品进行力学性能测试,显微结构观察,背散射电子衍射(EBSD)分析。结果显示:在200～300℃下保温0.5 h,可以在保持变形合金强度的情况下提高合金塑性,且低温处理的合金内部基本没有出现再结晶现象。该合金热稳定性好,可作为轻量化材料应用到多种航空航天部件中。     

Effects of dry/wet ratio and pre-immersion on stress corrosion cracking of 7050-T7451 aluminum alloy under wet-dry cyclic conditions

The stress corrosion cracking (SCC) behavior and mechanism of 7050-T7451 aluminum alloy under wet-dry cyclic conditions were investigated. Slow strain rate tests (SSRTs) and electrochemical tests were used to study the effects of dry/wet ratio (DWR) and pre-immersion on SCC. Fracture and side surface characterizations were observed by scanning electron microscopy (SEM). The results demonstrate that SCC susceptibility decreases with an increase of the DWR. With an increase of the pre-immersion time, both continuous pre-immersion (CP) and wet-dry cyclic pre-immersion (WDP) samples are more sensitive to SCC, and the cracking mode in the SCC fracture region is intergranular. Furthermore, the effect of WDP on SCC is greater than that of CP when the total time immersed in solution before an SSRT is the same with each other. In fact, each single wet-dry cycle can be divided into three processes with respect to the change of solution on samples’ surface. Volatilization of water on the surface results in an increase in solute concentration, thus accelerating corrosion.     

预腐蚀和交替腐蚀作用下航空铝合金多轴疲劳行为及寿命预测

飞机在腐蚀环境下服役时，损伤形式为地面腐蚀与空中疲劳交替过程。依据该工况特点，研究了预腐蚀和交替腐蚀作用对2024-T4和7075-T651两种航空铝合金多轴疲劳行为的影响规律。结果表明：等效应力恒定时，随着预腐蚀时间增加，试样表面蚀坑数量和密度增加，腐蚀影响权重增大，2种铝合金多轴疲劳寿命均降低；交替腐蚀-多轴疲劳试验中，单位加载周次恒定时，单位腐蚀时间增加导致多轴疲劳寿命下降，试验过程中随着交替级数的增加，试样表面腐蚀程度加剧；基于Miner模型和预腐蚀疲劳寿命数据，提出修正的损伤累积模型，进行交替腐蚀-多轴疲劳寿命预测，寿命预测值基本位于2倍分散带内。     

7075铝合金二维超声挤压加工的灰色关联分析

采用正交试验法对7075-T651铝合金进行二维超声挤压加工试验,运用灰色关联分析法研究工艺参数对表面粗糙度和显微硬度的综合影响,采用多元线性回归方法构建灰色关联度预测模型,并基于预测模型通过规划求解确定最优工艺参数。结果表明:各工艺参数对表面粗糙度、显微硬度和灰色关联度的影响规律不同,基于灰色关联度排序获得的工艺参数值也并非最优值;建立的灰色关联度模型可对试验进行准确预测,基于该模型进行非线性规划求解获得的最优工艺参数为静压力220 N,挤压速度30 m/min,进给量0.14 mm/r,此时表面粗糙度Ra值约为0.44μm,显微硬度约为637 HL。     

Testing and evaluation for fatigue crack propagation of Ti-6Al-4V/ELI and 7050-T7452 alloys at high temperatures

This paper seeks to evaluate crack propagation properties and residual lives of metallic alloys subjected to fatigue loading at room and high temperatures. Fatigue crack growth tests were performed on Ti-6Al-4V/ELI and 7050-T7452 subjected to constant-amplitude and actual randomspectra loading at room temperature of about 25 ℃ and at high temperatures of 250 ℃ and 150 ℃ to determine their crack growth properties and residual lives. The damage mode and mechanisms at high temperature were compared with those at room temperature on the basis of the results of fractographic analysis. Temperature-dependent residual lives under actual random-spectra load history were evaluated based on a modified accumulation damage rule accounting for the load interaction.Good correlation was achieved between the predictions and actual experiments, demonstrating the practical and effective use of the proposed method.