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。     

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。     

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。     

Investigation on surface integrity of electron beam melted Ti-6Al-4 V by precision grinding and electropolishing

Electron beam melting (EBM), as an excellent Additive Manufacturing (AM) technology, enables the printing of Ti-6Al-4 V alloy for a wide range of applications such as aerospace and biomechanical industries. It improves functionality and integrity of components and negates complexities in assembly processes. However, due to the poor surface and sub-surface integrity represented by the rough surface finish and low dimensional accuracy, achieving a favorable surface condition is quite challenging. Therefore, post processing becomes essential for these electron beam melted (EBM-ed) Ti-6Al-4 V alloys. Being the most common technique to improve such parts, milling of Ti-6Al-4 V alloy is very challenging and resulting tool wear issues, due to its unique material properties. Thus, this paper presents a comprehensive study on the surface integrity of EBM-ed Ti-6Al-4 V parts processed by precision grinding and electropolishing, aiming to qualitatively and quantitatively clarify the interrelation between process parameters and processed surface quality. The surface and subsurface characteristics such as profile accuracy, surface roughness, microstructure, defective layer and residual stress before and after post processing were compared and evaluated. The results show that by precision grinding, the profile accuracy was improved from over 300 µm PV to 7 µm PV, while surface roughness (R_a) was reduced from 30 µm to about 2 µm. The layer with partially melt particles was removed, but introduced a deformed subsurface layer with more residual stress. Then by applying electropolishing, the residual stress was released and the deformed layer was removed. In addition, R_a was further reduced to 0.65 µm. The research can serve as a reference for the integration of post machining processes with AM.     

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。     

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。     

固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响

针对铝合金在硝盐槽中固溶热处理存在加热介质不环保、超温爆炸的问题,以2219铝合金不同厚度板材为对象,研究了空气介质加热固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响。探索了其力学性能随固溶处理保温时间的变化规律,并观察了6 mm板材典型的热处理工艺:(535±5)℃/70 min固溶,(165±5)℃/960 min时效,板材显微组织的析出相呈细小弥散状分布,对合金有较好的强化效果。试验获得了不同厚度2219铝合金板材较为理想的固溶处理工艺参数。合金热处理后的力学性能达到了产品的技术指标:抗拉强度R_m≥405 MPa,屈服强度Rp0.2≥286 MPa,延伸率A11.3≥10%。2219铝合金空气介质加热固溶处理工艺技术已替代硝盐介质固溶处理技术,并在运载火箭贮箱结构件中得到成功应用。     

泡沫镁的制备及应用前景

泡沫镁材料是一种极具潜力的新型材料,相比于实体金属镁和泡沫铝材料有许多特殊性能,然而国内对泡沫镁材料的研究相对较少。为方便学者对泡沫镁材料进行研究,简要介绍了泡沫镁材料的几种性能特点,论述了渗流铸造法、熔模铸造法、粉末冶金法、熔体发泡法、金属-气体共晶定向凝固法等几种重要的泡沫镁材料制备方法的工艺原理和优缺点。列举了国内外制备泡沫镁材料的一些实例,从泡沫镁材料的阻尼性能、吸能性能、仿生性能、散热性能等方面着重分析了泡沫镁材料在航空航天、生物医学、散热器、汽车等领域的应用前景。     

CF8611/AC531复合材料性质及其与7B04铝合金接触腐蚀的电化学研究

设计了CF8611/AC531复合材料的正面(Front surface,FS)试件和侧面(Side surface,SS)试件及3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液,借助电化学工作站、扫描电镜和扫描振动电极等设备,开展了复合材料和7B04-T74铝合金在不同状态下的电化学测量及偶接全浸试验。在恒温35℃、3.5%NaCl溶液中浸泡0h和96h后,FS试件自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为96和117mV,1.742×10~(-7)和2.213E×10~(-7) A/cm~2,铝合金则分别为-870和-897mV,2.920×10~(-5)和3.068×10~(-5) A/cm~2。FS和SS试件在恒温35℃、3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液中的极化电流密度分别为3.99×10~(-4)和1.01×10~(-3) A/cm~2,且在碳纤维裸露处均有明显Cu金属沉积;在恒温35℃、3.5%NaCl电解液中,FS/7B04偶对电偶电流密度均值为6.75E×10~(-6) A/cm~2,低于SS/7B04偶对的6.2×10~(-5) A/cm~2。结果表明:复合材料电化学性能稳定;FS试件电化学活性低于SS试件;证明了碳纤维在复合材料电化学响应中的贡献,指出了原始表面存在碳纤维裸露缺陷,由此划分了活性阴极区和惰性阴极区;接触腐蚀中铝合金的主要腐蚀形式是点蚀,并伴有少量沟状腐蚀,揭示了沟状腐蚀的发生机理和发展路径;SS试件对铝合金的电偶效应较FS试件显著,讨论了偶对中复合材料未失效的原因,指出表面阴极点及Al 3+的水解可能会减弱电偶效应。     

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。