2A11鋁合金鍛件裂紋的原因分析

利用分級(jí)淬火的方法測(cè)定了1933鋁合金鍛件硬度及電導(dǎo)率的時(shí)間—溫度—性能(time-temperature-property,ttp)曲線。結(jié)果表明,ttp曲線呈"c"形,淬火敏感區(qū)間為265～355℃(200s內(nèi)硬度值下降10%),ttp曲線的"鼻尖"溫度大約在310℃,在此溫度下,硬度下降10%的臨界時(shí)間為100s。微觀組織觀察表明,在敏感區(qū)間內(nèi),平衡相η在晶界及al3zr與基體的界面上優(yōu)先形核析出,并快速長(zhǎng)大,導(dǎo)致合金過(guò)飽和度的下降,降低了時(shí)效強(qiáng)化的效果。與目前公布的其他al-zn-mg-cu系合金的ttp曲線對(duì)比,1933鋁合金的"鼻尖"溫度低,臨界時(shí)間長(zhǎng),淬火敏感區(qū)間窄,因此淬火敏感性較低。

詳細(xì)地介紹了鋁合金鍛件及沖擠件的生產(chǎn)工藝與性能,標(biāo)準(zhǔn)鍛件鋁合金及一些公司研發(fā)的非標(biāo)定鍛件鋁合金的成分與性能,介紹了一些世界級(jí)鋁合金鍛件及沖擠件生產(chǎn)企業(yè)概況。

為了建設(shè)低碳汽車(chē)產(chǎn)業(yè),全世界汽車(chē)的輕量化正在加速進(jìn)行,盡量多地以鋁代鋼、鑄鐵、銅等制造零部件,是目前及今后一段時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化最可取與最現(xiàn)實(shí)的措施。較為詳細(xì)地介紹了鋁合金鍛件及沖擠件的生產(chǎn)工藝與性能,標(biāo)準(zhǔn)鍛件鋁合金及一些公司研發(fā)的非標(biāo)定鍛件鋁合金的成分與性能,介紹了一些世界級(jí)鋁合金鍛件及沖擠件生產(chǎn)企業(yè)概況,鋁合金鍛件在汽車(chē)中的用量雖不大(僅占總鋁用量的1.3%左右),卻很重要。提出中國(guó)應(yīng)盡快建設(shè)二三個(gè)汽車(chē)鋁合金鍛件廠及沖擠件廠的建議。

文章主要研究6082鋁橫向壓扁鑄錠在快速冷卻中產(chǎn)生不均衡,在進(jìn)行鑄錠鋸切時(shí)產(chǎn)生了裂紋,通過(guò)分析裂紋產(chǎn)生的各種因素,我們主要分析鑄件結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、模具溫度等主要因素,確定這些因素的影響程度和后果,為了解決這些問(wèn)題,消除這些影響因素對(duì)鑄件的影響,我們提出了相應(yīng)的解決措施,防止后續(xù)處理時(shí)合金鑄錠鋸切裂紋的產(chǎn)生,從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

車(chē)體總組焊時(shí)發(fā)現(xiàn)門(mén)角與門(mén)立柱、門(mén)檻焊接位置出現(xiàn)了裂紋,嚴(yán)重威脅產(chǎn)品質(zhì)量。本文通過(guò)分析這些裂紋產(chǎn)生的原因并找到了解決的方案,消除了門(mén)角裂紋。

通過(guò)具體工程實(shí)例分析鋁合金窗的滲水原因,找出相對(duì)應(yīng)的處理方法,得出防滲漏的關(guān)鍵點(diǎn)。

采用戶外周期噴淋試驗(yàn),研究了2a11鋁合金與q235鋼組成的偶接件在強(qiáng)化自然環(huán)境條件下的腐蝕行為與規(guī)律。結(jié)果表明:2a11鋁合金的偶接部位發(fā)生嚴(yán)重腐蝕,腐蝕嚴(yán)重部位主要在距接觸邊緣5～10mm的范圍內(nèi);鋁合金的腐蝕質(zhì)量損失隨暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大;電偶腐蝕和縫隙腐蝕并存是鋁合金偶接部位腐蝕嚴(yán)重的主要原因,大氣環(huán)境中沉積的cl-以及海水中的cl-和so42-共同作用,加速了鋁合金的腐蝕。

為了研究合金元素對(duì)zl114a鋁合金凝固裂紋的影響,采用3種不同成分的鋁合金焊絲,向焊縫中添加合金元素。分析各種合金元素對(duì)焊接zl114a薄板所產(chǎn)生的凝固裂紋的敏感性的影響,并進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,焊后產(chǎn)生的凝固裂紋附近主要含al,mg以及si這3種合金元素。mg和si元素的富集導(dǎo)致在凝固結(jié)晶時(shí),在柱狀晶邊界形成了低熔點(diǎn)共晶al-si或mg-si,al-mg_2si,這些低熔共晶與zl114a鋁合金凝固裂紋產(chǎn)生緊密相關(guān)。這一結(jié)果對(duì)研究激光焊接zl114a凝固裂紋冶金因素的研究是有幫助的。

大多數(shù)鋁基合金都能夠成功地進(jìn)行焊接,而不會(huì)發(fā)生裂紋的問(wèn)題。但是,要獲得成功,使用合適的填充合金和采用經(jīng)過(guò)合理研發(fā)和試驗(yàn)的正確工藝具有十分重要的意義。為了評(píng)估與發(fā)生開(kāi)裂有關(guān)的潛在可能性,必須了解許多種不同的鋁合金及其不同的特性。掌握這些方面的先進(jìn)知識(shí),才有助于避免焊接裂紋的發(fā)生。

針對(duì)不同時(shí)效狀態(tài)、相同時(shí)效狀態(tài)在不同應(yīng)力比(0.1,0.5)和不同方向(l-t,t-l)的6156鋁合金的疲勞裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)行了研究;同時(shí)還用透射電鏡及掃描電鏡對(duì)合金的顯微組織與斷口形貌進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明:不同時(shí)效狀態(tài)下,在疲勞第ⅰ和第ⅱ階段,自然時(shí)效態(tài)合金的疲勞裂紋擴(kuò)展速率最小,t6欠時(shí)效態(tài)的較大,t6過(guò)時(shí)效的最大,t6峰時(shí)效的介于t6欠時(shí)效和過(guò)時(shí)效之間;應(yīng)力比為0.5時(shí)合金的疲勞裂紋擴(kuò)展速率比應(yīng)力比為0.1時(shí)的大;取樣方向?qū)α鸭y擴(kuò)展速率幾乎沒(méi)有影響,6156鋁合金的抗疲勞性能無(wú)明顯的各向異性。

為了查明某批次5083鋁合金板材表面出現(xiàn)的裂紋的本質(zhì)及形成的原因,在帶有裂紋的板材上取樣進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過(guò)宏觀組織和顯微組織檢查,以及能譜分析,結(jié)果表明,由于鑄錠表面存在一定深度和長(zhǎng)度的凹痕處聚集了氧化物和非金屬元素,造成鑄錠經(jīng)軋制后在板材上形成了貫通其表面的裂紋。

帶工字型截面的鋁合金隔板模鍛件在鍛造過(guò)程中易產(chǎn)生折疊、穿流、充不滿等缺陷。對(duì)上述缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析研究,從模具設(shè)計(jì)與制造以及在模鍛工序、操作過(guò)程采取相應(yīng)措施,使模鍛件成品率大幅度提高,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

采用zs-aj10c精煉劑替代六氯乙烷,在鋁液中加入0.1%的alti5b晶粒細(xì)化劑,并用氬氣石墨精煉機(jī)進(jìn)行二次精煉等工藝措施對(duì)zl114a鑄造鋁合金熔煉工藝進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)果表明:采用改進(jìn)措施后,可提高變質(zhì)效果,降低鋁液中鐵元素與氫氣的含量,顯著改善zl114a鑄造鋁合金液的質(zhì)量,并可將回爐料的添加比例提高到70%~80%,增大了回爐料的使用率。

對(duì)2a12鋁合金板材加工成形過(guò)程中局部出現(xiàn)裂紋的原因進(jìn)行了研究,金相與能譜分析證明由于金屬內(nèi)部組織中存在氧化夾雜物,在板材軋制過(guò)程中形成夾雜分層,導(dǎo)致板材加工變形時(shí)因應(yīng)力集中而開(kāi)裂。并從熔體爐內(nèi)精煉處理、在線凈化等方面提出了解決措施。

采用一種簡(jiǎn)便有效的熱裂紋試驗(yàn)方法,在普通剛性焊接夾具上研究了拘束力和拘束距離對(duì)2a12t4鋁合金焊接熱裂傾向的影響.結(jié)果表明,保持拘束距離不變,隨著拘束力的增加,焊接熱裂紋率逐漸減小,當(dāng)拘束力到達(dá)一定值后,熱裂紋率趨于穩(wěn)定;保持拘束力不變,隨著拘束距離增加,焊接熱裂紋率呈增加趨勢(shì).夾具對(duì)工件的拘束條件主要是通過(guò)影響焊件的回轉(zhuǎn)變形程度和焊縫區(qū)金屬的冷卻收縮速度來(lái)影響焊接熱裂傾向.

對(duì)某裝甲鋁合金炮塔隔板產(chǎn)生裂紋的機(jī)理、原因進(jìn)行了分析,并有針對(duì)性地提出了工藝改進(jìn)等解決措施。

為解決7a04鋁合金板材a級(jí)探傷不合格的問(wèn)題,對(duì)7a04鋁合金板材產(chǎn)生缺陷的原因進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)缺陷部位的低倍、高倍組織觀察及掃描電鏡的能譜分析,確定出該探傷缺陷是由于其內(nèi)部組織中存在夾雜物所致,并從提高熔體純潔度、改善分配液流的玻璃纖維布質(zhì)量等方面提出改進(jìn)措施。

在2a14鋁合金筒體鍛件試制過(guò)程中,采用十字鐓拔加馬架擴(kuò)孔和芯軸拔長(zhǎng)的開(kāi)坯工藝方案,在立式碾環(huán)機(jī)上進(jìn)行碾環(huán)生產(chǎn),生產(chǎn)出了滿足力學(xué)性能要求的鍛件。

基于2a12鋁合金托盤(pán)表面處理后其底部加強(qiáng)筋上出現(xiàn)裂紋的情況,對(duì)其進(jìn)行了理化分析、生產(chǎn)情況調(diào)查和驗(yàn)證試驗(yàn)后,認(rèn)為其裂紋為托盤(pán)淬火后校形、壓筋不及時(shí),在材料有所硬化的情況下沖壓而產(chǎn)生拉應(yīng)力或?qū)е聸_壓裂紋,表面處理使不太明顯的裂紋變得明顯。托盤(pán)應(yīng)在淬火后1.5h內(nèi)及時(shí)校形、壓筋,防止材料時(shí)效硬化使沖壓裂紋擴(kuò)大。

從鍛造工藝參數(shù)、熱處理工藝參數(shù)等方面,分析了2a50鋁合金模鍛件不同部位產(chǎn)生粗晶組織的主要原因,并提出了預(yù)防措施和控制方法。

對(duì)凝固過(guò)程中流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及微觀組織形態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,能幫助工藝設(shè)計(jì)人員分析不同時(shí)刻凝固過(guò)程的溫度分布、金屬流態(tài)、結(jié)晶晶粒大小、應(yīng)力分布等重要物理參數(shù),從而預(yù)測(cè)疏松、偏析、夾雜及熱裂紋等缺陷。

對(duì)凝固過(guò)程中流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及微觀組織形態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,能幫助工藝設(shè)計(jì)人員分析不同時(shí)刻凝固過(guò)程的溫度分布、金屬流態(tài)、結(jié)晶晶粒大小、應(yīng)力分布等重要物理參數(shù),從而預(yù)測(cè)疏松、偏析、夾雜及熱裂紋等缺陷。