單面射流沖擊淬火參數(shù)對7050鋁合金厚板冷卻影響

采用層削法對2a12鋁合金淬火厚板在預(yù)拉伸前后的殘余應(yīng)力進行了測定,厚板的淬火采用陣列噴淋及水浴兩種方式。結(jié)果表明:兩種淬火方式在厚板內(nèi)部都形成了"內(nèi)拉外壓"的典型分布規(guī)律;噴淋方式的淬火強度相對較低,只在厚板靠近表層的地方形成了較大的殘余應(yīng)力,內(nèi)部靠近中面的位置殘余應(yīng)力水平接近于0;水浴方式淬火強度更大,在厚板整個厚度上形成了單調(diào)連續(xù)分布的殘余應(yīng)力;預(yù)拉伸使噴淋和水浴兩種淬火板內(nèi)的殘余應(yīng)力都大幅度消減;強度更高的淬火工藝加大了板內(nèi)金屬力學(xué)性能的不均勻性,減弱了殘余應(yīng)力消減的效果。

用末端淬火、光學(xué)金相顯微鏡和透射電鏡技術(shù)研究7050鋁合金熱軋板的淬火敏感性。結(jié)果表明:7050鋁合金末端淬火試樣硬度下降10%的淬透深度約60mm。決定7050鋁合金淬火敏感性的本質(zhì)是析出的η平衡相的尺寸和體積分?jǐn)?shù),主要發(fā)生η相析出的淬火臨界平均冷卻速率約為40℃/s,此時η相的體積分?jǐn)?shù)約為2.1%。淬火平均冷卻速率低于40℃/s,η相析出和粗化—再結(jié)晶—al3zr非共格化交互影響。

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

鋁合金預(yù)拉伸厚板變形區(qū)域分為夾持區(qū)、過渡區(qū)和均勻區(qū)三個部分。在模擬厚板預(yù)拉伸變形過程基礎(chǔ)上,分析了各變形區(qū)域變形機理和應(yīng)力分布規(guī)律。夾持區(qū)變形不充分,導(dǎo)致殘余應(yīng)力不足60%,且內(nèi)部應(yīng)力分布復(fù)雜。過渡區(qū)殘余應(yīng)力沿拉伸方向分布不均勻,對不同尺寸板厚在不同拉伸工藝下的過渡區(qū)進行分析說明,過渡區(qū)范圍與板厚度有關(guān),其范圍約為板厚的60%～70%。最后分析了均勻區(qū)應(yīng)力演變規(guī)律,探討了不同拉伸量和拉伸速度對不同尺寸厚板拉伸效果的影響,認(rèn)為拉伸量2.0%～2.5%可滿足較好的工藝要求。

通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、電子背散射衍射以及硬度測試研究軋制變形速率對7050鋁合金微觀組織演變的影響,分析軋制變形速率影響合金淬火敏感性的微觀機理。結(jié)果表明:變形速率較小時(5s?1和8s?1),合金再結(jié)晶分?jǐn)?shù)低,試樣中存在大量的亞組織結(jié)構(gòu),亞晶粒的尺寸較小,晶界較難分辨,為小角度晶界,固溶慢速淬火的試樣中少量η平衡相在亞晶界上形核析出;隨著變形速率的增加,亞晶長大,晶界平直逐漸向大角度晶界轉(zhuǎn)變,η平衡相在晶界上析出增加,在亞晶內(nèi)部亦有明顯析出;當(dāng)變形速率升高至15s?1時,固溶后試樣的再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)明顯增加,在大角度晶界處以及再結(jié)晶晶粒內(nèi)出現(xiàn)大量非均勻形核析出,同時,在亞晶區(qū)域觀察到較多析出,與微觀組織演變對應(yīng),合金時效態(tài)硬度性能測試結(jié)果表明:隨著軋制變形速率增加,慢速淬火的試樣力學(xué)性能損失變大,合金淬火敏感性增加。

固溶處理淬火工藝是獲得高性能鋁合金板的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。筆者從導(dǎo)熱微分方程入手,建立了溫度場的數(shù)學(xué)模型。利用ansys有限元軟件,分別對7000系合金厚板傳統(tǒng)淬火工藝以及噴淋淬火工藝過程中的溫度場進行了數(shù)值模擬,獲得了瞬態(tài)溫度場解和淬火冷卻曲線,比較分析了兩種淬火工藝溫度場對冷卻效果的影響。結(jié)果表明:7000系合金厚板的輥底式噴淋淬火工藝優(yōu)于傳統(tǒng)工藝,能夠獲得冷卻強度大,所需時間短和均勻性好的效果。

1 附件3: 聊城大學(xué) 大學(xué)生科技文化創(chuàng)新基金項目 申請書 項目名稱： 稀土(re)對7050鋁合金固溶時效組織和力學(xué)性能的影響研究 申請金額：3000元 申請人：程萌萌 指導(dǎo)教師：馬杰 所屬學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 申請日期：2014/4/16 實驗管理中心制表 一、基本情況 1．項目情況 項目名稱稀土(re)對7050鋁合金固溶時效組織和力學(xué)性能的影響研究 學(xué)科類別□√理工農(nóng)類；□人文社科經(jīng)管類 項目屬性 □創(chuàng)新性設(shè)計、制作、研究；□基礎(chǔ)性研究；□√應(yīng)用性研究； □文學(xué)、藝術(shù)作品創(chuàng)作；□小發(fā)明、小創(chuàng)作、小設(shè)計等； □教師科研課題中的子項目；□國際、國內(nèi)各類科技學(xué)術(shù)競賽； □社會（歷史、政治、法律、教育、經(jīng)濟等）調(diào)研項目； □其他有價值的研究與實踐項目。 成果形式學(xué)術(shù)論文 2 項目來源□自主立題□√指導(dǎo)教師命題 研究期限自20

通過末端淬火的方法研究7055鋁合金厚板的淬透性,采用透射電子顯微鏡對微觀組織進行分析。結(jié)果表明:該合金板材的淬透深度可達45mm,使其淬透的冷卻速率需大于230℃/min;隨著冷卻速率的減小,淬火過程析出平衡相的數(shù)量和尺寸增加,時效后析出的η′沉淀強化相的數(shù)量減少,晶界無沉淀析出帶寬度增加;在所研究的冷卻速率范圍內(nèi),時效后鋁合金板材的硬度、晶界無沉淀析出帶寬度與冷卻速率的對數(shù)均呈線性關(guān)系。

采用無損x射線衍射技術(shù)測試了7075鋁合金厚板淬火后表面殘余應(yīng)力水平與分布,得到了淬火鋁合金厚板表面殘余應(yīng)力的分布區(qū)間和一般規(guī)律,分析了準(zhǔn)直管對測試結(jié)果的影響,并與中心鉆孔法得到的結(jié)果做了比較。結(jié)果表明,兩種方法都能有效并正確測量構(gòu)件的表面殘余應(yīng)力,但中心鉆孔法不適合用于應(yīng)力梯度大的場合,而x射線法在無應(yīng)力或原始應(yīng)力水平很低的場合效果欠佳。淬火鋁板表面殘余應(yīng)力的測試結(jié)果呈正態(tài)分布,且淬火過程中邊緣局部有應(yīng)力釋放,釋放值可達40%,且此區(qū)域大小約為鋁板的一個厚度。

為了快速準(zhǔn)確求取鋁合金厚板淬火過程的換熱系數(shù),對淬火熱傳導(dǎo)過程進行分析。首先,將換熱系數(shù)解析過程假設(shè)為淬火溫度離散化的,并且是相鄰離散點可進行迭代優(yōu)化的計算過程。然后,分步解析求解了各離散溫度區(qū)間的換熱系數(shù),最后完成了數(shù)據(jù)修正和仿真計算還原。結(jié)果表明,該方法獲得的換熱系數(shù),可以使實驗冷卻曲線與計算冷卻曲線較好的吻合,從而證明這種計算方法的可行性,并在文末對該方法的誤差來源和特點進行了分析。

鋁合金厚板在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛,在厚板軋制淬火之后很容易出現(xiàn)變形等問題,直接的影響了整個厚板的成材率,對版型的控制以及矯直技術(shù)進行了分析,旨在有效的解決鋁合金厚板變形問題,更好的發(fā)揮鋁合金厚板自身的價值與效能。

蛇形熱軋中軋制參數(shù)對7075鋁合金厚板變形分布的影響

采用simufact有限元分析軟件,對4000mm×720mm×285mm尺寸的al-zn-mg-cu新型高強鋁合金厚板淬火過程進行了模擬分析。結(jié)果表明,淬火過程中厚板表面和心部存在很大的溫度梯度,同時各部分溫降速率不斷變化,淬火26s時表面平均溫降速率由10.43℃/s急降至小于0.01℃/s,而心部溫降速率則是緩慢減小。厚板殘余應(yīng)力,淬火初期表現(xiàn)為外拉內(nèi)壓,淬火后期則為外壓內(nèi)拉。淬火后,厚板表面最大殘余壓應(yīng)力分量約為-175mpa,心部最大殘余拉應(yīng)力分量約為199mpa。

利用msc.marc非線性有限元軟件建立了一個淬火-預(yù)拉伸模型,并利用該模型對7075鋁合金厚板進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明,對于7075鋁合金的最佳拉伸量為2.0%～2.5%,預(yù)拉伸后板內(nèi)殘余應(yīng)力降低幅度可達90%以上,且殘余應(yīng)力分布形式由淬火態(tài)的"m"型演變?yōu)轭A(yù)拉伸后的"w"型;隨著拉伸量的增加鋁板內(nèi)塑性變形合格的區(qū)域逐漸增加,可利用預(yù)拉伸中的等效應(yīng)力分布狀態(tài)確定鋸切區(qū)。若提供適當(dāng)?shù)臍堄鄳?yīng)力測試結(jié)果,利用有限元仿真模型可有效地揭示鋁合金厚板淬火-預(yù)拉伸內(nèi)部殘余應(yīng)力的演變規(guī)律。

通過分級淬火方法獲得7050鋁合金的時間—溫度—性能(ttp)曲線。結(jié)果表明:合金ttp曲線的鼻尖溫度為330℃,淬火敏感溫度區(qū)間為240~420℃;等溫保溫時,過飽和固溶體分解析出第二相粒子,在330℃附近,第二相(主要為η平衡相)的析出速率達到最高;隨著時間的延長,晶內(nèi)η相數(shù)量增加、尺寸變大,時效后粒子周圍出現(xiàn)無沉淀析出區(qū),導(dǎo)致強化效果顯著降低;晶界處η相粒子粗化,由不連續(xù)分布形貌轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)分布形貌,無沉淀析出帶寬化;鼻尖溫度的高相變驅(qū)動力和較快的擴散速率是η相析出和長大的主要原因,建議在淬火敏感區(qū)間應(yīng)加快淬火冷卻速率避免平衡相的析出,而高于淬火敏感區(qū)間溫度時可適當(dāng)降低冷卻速率減小熱應(yīng)力的影響。

北京航空材料研究所研制出一種新型鉚釘材料,它的化學(xué)成份為al-5.7～6.7zn-1.9～2.6mg-2.0～2.6cu-0.08～0.15zr,另外還加入少量鈦、硼作細(xì)化劑。它的t73狀態(tài)的熱處理工藝為477±5℃40分鐘加熱,在38℃水中淬火,隨后立即121±5℃4h十

鋁合金淬火工藝 簡介:一、淬火加熱溫度的選擇工業(yè)擠壓鋁合金制品不像建筑鋁型材6063合金，可以 在擠壓時用風(fēng)冷或水冷進行淬火(在線淬火)，而多數(shù)合金要在專門的加熱和冷卻設(shè)備(淬火爐 和冷卻槽)中進行淬火處理。淬火的... 淬火加熱溫度的選擇 工業(yè)擠壓鋁合金制品不像建筑鋁型材6063合金，可以在擠壓時用風(fēng)冷或水冷進行淬 火(在線淬火)，而多數(shù)合金要在專門的加熱和冷卻設(shè)備(淬火爐和冷卻槽)中進行淬火處理。 淬火的加熱溫度、轉(zhuǎn)移時間、冷卻方式都有嚴(yán)格的規(guī)定。 1．淬火加熱溫度的選擇 淬火加熱溫度主要根據(jù)相圖中低熔點共晶溫度和合金溶解度曲線的溫度來選擇。如圖 3—5—2為二元相圖示意圖。成分為b1的合金只有溫度高于t溶時β相溶于基體形成單一的 α固溶體。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到t共時，超過了非平衡結(jié)晶條件下的低熔點共晶溫度，即產(chǎn)生 低熔點共晶體熔化，稱過燒。金

超寬鋁合金厚板問世

鑄造鋁合金厚板是一種高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)品,主要應(yīng)用于工具和模具的生產(chǎn)。本文綜述了國際上生產(chǎn)該產(chǎn)品的廠家、其產(chǎn)品特性及應(yīng)用,以及國內(nèi)有生產(chǎn)該產(chǎn)品潛力的鋁加工企業(yè)。

采用持續(xù)浸蝕、慢應(yīng)變速率拉伸、動態(tài)和陽極化測試以及光學(xué)和掃描電鏡觀察等對7050t7451鋁合金厚板局域腐蝕性能的各向異性進行研究。結(jié)果表明:7050t7451鋁合金厚板由于存在明顯的微觀組織各向異性而導(dǎo)致腐蝕性能的各向異性;合金不同截面腐蝕性能的差異是由基體內(nèi)殘余第二相分?jǐn)?shù)的不同而引起的,殘余第二相分?jǐn)?shù)越大表面腐蝕越嚴(yán)重;不同方向樣品的應(yīng)力腐蝕敏感性順序依次為s>l>t方向(慢應(yīng)變速率拉伸測試結(jié)果),晶粒長寬比越小抗應(yīng)力腐蝕性能越好。

運用有限元法對7075鋁合金厚板預(yù)拉伸過程進行了數(shù)值模擬,獲得了預(yù)拉伸板內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布,研究了預(yù)拉伸量對殘余應(yīng)力演變的影響。采用裂紋柔度法對淬火板和預(yù)拉伸板(拉伸量分別為1.8%、2.2%和2.5%)進行了殘余應(yīng)力檢測,計算得到了不同工藝下鋁厚板內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布。結(jié)果表明:預(yù)拉伸能夠大幅消減淬火殘余應(yīng)力,當(dāng)拉伸量為2.2%左右時,殘余應(yīng)力減少至±20mpa,能夠滿足后續(xù)加工的要求。

利用大型有限元軟件msc.marc,建立了7050鋁合金大鑄錠的半連續(xù)鑄造熱-力耦合有限元模型,模型采用8節(jié)點六面體單元,考慮了凝固時的液-固相變以及凝固潛熱的影響,定義了半連鑄過程復(fù)雜的邊界條件,分析了不同的鑄造速度對溫度場、應(yīng)力場的影響規(guī)律。計算結(jié)果顯示,降低鑄造速度,可以減小鑄錠內(nèi)層和外層冷卻速度的差別,降低鑄錠表層拉應(yīng)力,有利于促進鑄錠的成形,減小產(chǎn)生裂紋的傾向性。