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3003铝合金蠕变行为与本构方程

材料导报 2018年第6期32卷 1015-1019页

作者：刘贤翠潘冶陆韬唐智骄何为桥东南大学材料科学与工程学院江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室南京211189

研究了3003铝合金冷轧变形后再结晶组织控制和175~250℃、外加应力25~50 MPa条件下3003铝合金的蠕变行为。采用弹性模量归一化应力幂律蠕变本构方程,对实验数据进行线性拟合,建立了能够较好描述稳态蠕变速率与应力、温度三者之间关系的... 详细信息

研究了3003铝合金冷轧变形后再结晶组织控制和175~250℃、外加应力25~50 MPa条件下3003铝合金的蠕变行为。采用弹性模量归一化应力幂律蠕变本构方程,对实验数据进行线性拟合,建立了能够较好描述稳态蠕变速率与应力、温度三者之间关系的本构方程。结果表明:采用350℃和600℃的两步再结晶退火,可获得有利于提高合金蠕变性能的长条状再结晶组织;温度越高,应力增加对稳态蠕变速率增加的贡献越大;不同温度下3003铝合金的蠕变机制不同,175℃时,应力指数n=3.5,蠕变主要由位错滑移控制;在200~250℃范围内,n处于5.1~8.6之间,蠕变主要由位错攀移控制。

关键词： 3003铝合金再结晶组织蠕变本构方程

3003铝合金表面化学转化处理/溶胶-凝胶技术制备的复合膜层及性能研究

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3003铝合金表面化学转化处理/溶胶-凝胶技术制备的复合膜层及性能...

作者：张羽彤北京化工大学

学位级别：硕士

微通道换热器以其高效的换热效率和紧凑的结构设计而得到广泛应用。3003铝合金为当前铝合金微通道换热器的主要基材,在较严苛的环境中使用时,仍存在一定的腐蚀问题。为了有效解决该腐蚀失效问题,延长微通道换热器的使用寿命,本文针对300... 详细信息

微通道换热器以其高效的换热效率和紧凑的结构设计而得到广泛应用。3003铝合金为当前铝合金微通道换热器的主要基材,在较严苛的环境中使用时,仍存在一定的腐蚀问题。为了有效解决该腐蚀失效问题,延长微通道换热器的使用寿命,本文针对3003铝合金开展了耐蚀膜层制备工艺研究,以及膜层在腐蚀环境中对基体的保护性能。本文首先研究了3003铝合金表面三种耐蚀膜层的制备工艺,具体的方案为:化学转化处理制备磷锆钒膜(Zr/P/VCC);溶胶-凝胶技术制备硅钛基膜(Si-Ti sol-gel),以及将两种技术结合制备复合膜层(Zr PVCC/Si-Ti sol-gel)。然后,采用动电位极化曲线和电化学交流阻抗对三种膜层在中性盐雾、中性3.5 wt.%Na Cl(p H=7)溶液和酸性3.5 wt.%Na Cl(p H=3)溶液中的耐蚀性进行测试,并且考察了膜层在三种腐蚀环境中的长期耐蚀性;采用SEM/EDS、XRD、XPS和FI-IR对膜层进行表征,研究了其微观形貌、组成成分和微观组织结构。主要结论如下:(1)通过对3003铝合金进行化学转化处理,在其表面制备了磷锆钒膜层(Zr/P/VCC)。电镜结果显示,该膜层表面均匀致密,无孔洞裂纹等明显缺陷。膜层主要以金属氧化物Zr O和VO,以及磷化物Zr(HPO)和VOPO组成。电化学测试结果显示,Zr/P/VCC的腐蚀电流密度比3003铝合金基体下降了约半个数量级,低频阻抗值(|Z|)提高了一个数量级。膜层在中性盐雾中腐蚀时间达到480 h时,表面较完好未发生膜层的破坏,在中性溶液中浸泡达240 h时,膜层表面出现锈点,在酸性溶液中浸泡达96 h时,表面出现锈点,膜层被破坏。(2)利用溶胶-凝胶技术在3003铝合金表面制备了硅钛基膜(Si-Ti sol-gel膜层)。该膜层表面平滑致密、无明显缺陷,通过FI-IR与XRD测试结果可知,其主要成分为Si O和Ti O,其中Ti O以锐钛矿和金红石的结构存在,由于Ti O晶体结构的特性,Si-Ti sol-gel膜层具有较好的化学稳定性。电化学结果显示,与3003铝合金基体相比,Si-Ti sol-gel膜层的腐蚀电流密度下降了一个数量级,低频阻抗值(|Z|)提高了两个数量级。该膜层在三种腐蚀环境中均有良好的耐蚀性:中性盐雾和中性溶液中腐蚀时间达到1680 h时,表面出现明显锈点,在酸性溶液中浸泡达720h时,膜层表面出现锈点即破坏而失效。(3)将化学转化处理与溶胶-凝胶技术结合,制备了Zr PVCC/Si-Ti sol-gel复合膜层。该复合膜层表面平滑致密,截面有明显的双层结构。膜层表面存在化学键Si-O-Me、Si-O-Si、Ti-O-Ti、Me-O,证明复合膜层上层的溶胶-凝胶层与化学转化膜表面的金属氧化物相结合。电化学测试结果显示,复合膜层的腐蚀电流密度与Si-Ti sol-gel膜层相比降低了一个数量级,与Zr PVCC膜层相比降低了两个数量级。复合膜层在中性盐雾和中性溶液中腐蚀时间达到1680 h时,表面出现锈点,在酸性溶液中浸泡达2160h时,膜层被破坏表面出现锈点。相比较而言,复合膜层耐酸性溶液的能力比单层膜层具有明显的提升。

关键词： 3003铝合金溶胶-凝胶法化学转化电化学测试耐蚀性能

3003铝合金在雷电直击情况下的损伤特性和损伤机理

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高电压技术 2017年第5期43卷 1615-1620页

作者：程向阳刘亚坤戴明秋肖瑶傅正财安徽省防雷中心合肥230061 上海交通大学电气工程系电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

雷击铝合金的损伤特性和损伤机理是油罐等防雷保护研究的基础之一。为此,基于模拟雷电流试验方法研究了不同雷电流分量作用下储油常用铝合金材料铝3003的损伤特性和损伤机理,通过采用高分辨扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散分析(EDS... 详细信息

雷击铝合金的损伤特性和损伤机理是油罐等防雷保护研究的基础之一。为此,基于模拟雷电流试验方法研究了不同雷电流分量作用下储油常用铝合金材料铝3003的损伤特性和损伤机理,通过采用高分辨扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散分析(EDS)对雷击3003铝合金的损伤形貌、组织形貌、损伤前后元素原子质量分数变化进行了观察和分析,结合不同雷电流分量的特性讨论了不同雷电流分量下合金的损伤特性和损伤机理。研究结果表明:首次短时间回击电流分量作用下,合金表面形成一层较薄氧化膜,膜层破碎萌生裂纹;回击间长持续时间雷电流分量作用下,合金损伤区第2相粒子密度增大且尺寸减小,过渡区第2相粒子密度明显减少,损伤区和过渡区界面出现树枝晶和带状晶界,合金受热熔化后在电应力作用下凝固不均匀产生裂纹;末次回击后长持续时间雷电流分量作用下,合金出现"过烧"现象,复熔程度加深,出现熔坑,合金损伤区形成了较多的析氢气孔,造成应力集中萌生裂纹。该研究结果可以为合金材料防雷性能的改进提供参考。

关键词：雷电流不同分量 3003铝合金损伤特性损伤机理雷电直击

3003铝合金热变形流变应力及动态再结晶模型

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材料科学与工程学报 2019年第2期37卷 210-214,232页

作者：陈贵清傅高升王军德程超增福建船政交通职业学院机械工程系福建福州350007 福州大学材料科学与工程学院福建福州350108 新疆昌吉职业技术学院机械工程分院新疆昌吉831100

在变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10.0s^(-1)的条件下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金在热变形过程中的峰值流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,由本构方程计算获得模型的流... 详细信息

在变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10.0s^(-1)的条件下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金在热变形过程中的峰值流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,由本构方程计算获得模型的流变应力预测值和实测值的相对误差在±7%范围以内。根据热力学不可逆原理确定动态再结晶临界应变,建立动态再结晶开始时间与变形温度关系的RTT(Recrystallization Start Time)图,研究表明:动态再结晶开始时间随着应变速率的减小与变形温度的降低而增大,由流变应力曲线计算动态再结晶体积比例,其大小随变形温度的升高和应变速率的减小而增大,并获得3003铝合金动态再结晶体积分数数学模型。

关键词： 3003铝合金本构方程动态再结晶 RTT图数学模型

3003铝合金热变形动态再结晶临界条件的确定

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材料热处理学报 2017年第11期38卷 133-139页

作者：陈贵清傅高升程超增王火生王军德福建船政交通职业学院机械工程系福建福州350007 福州大学材料科学与工程学院福建福州350108 福建工程学院材料科学与工程学院福建福州350118 昌吉职业技术学院机械工程分院新疆昌吉831100

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300~500℃,应变速率为0.01~10.0 s-1高温等温压缩实验,利用Zener-Hollomon参数模型建立了合金热变形峰值流变应力本构模型。结合显微组织观察分析,3003铝合金热变形软化机制主... 详细信息

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300~500℃,应变速率为0.01~10.0 s-1高温等温压缩实验,利用Zener-Hollomon参数模型建立了合金热变形峰值流变应力本构模型。结合显微组织观察分析,3003铝合金热变形软化机制主要是动态再结晶,随着ln Z值的减小,动态再结晶进行得越充分;ln Z值较大时,3003铝合金热变形过程中的软化机制主要以动态回复为主,据此获得合金发生动态再结晶的临界条件为T≥400℃,ln Z≤31.98。由应变硬化速率计算合金发生动态再结晶的临界应变为ε>εc=0.00532ln Z-0.12452,其大小与Z参数成正比关系。

关键词： 3003铝合金本构模型动态再结晶临界应变

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3003铝合金激光焊接组织和力学性能

焊接 2021年第3期 22-25,62页

作者：范霁康倪程徐鸿林彭勇宋友民王克鸿南京理工大学受控电弧智能增材技术工业和信息化部重点实验室江苏南京210094 昆山华恒焊接股份有限公司江苏昆山215300

为了探索3003铝合金在动力电池外壳等领域的应用,采用激光摆动方式对1.5 mm厚3003铝合金薄板开展了焊接工艺试验,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,在表面聚焦条件下,当焊接速度40 mm/s,激光功率1350 W,脉冲频率50... 详细信息

为了探索3003铝合金在动力电池外壳等领域的应用,采用激光摆动方式对1.5 mm厚3003铝合金薄板开展了焊接工艺试验,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,在表面聚焦条件下,当焊接速度40 mm/s,激光功率1350 W,脉冲频率5000 Hz,摆动频率100 Hz,摆动直径0.3 mm时,能够获得成形良好的焊接接头。焊接接头熔合线处和焊缝中心区存在细晶区,熔合线向焊缝中心过渡区域由柱状晶组成,接头整体微观组织得到细化。焊接接头各区硬度均高于母材,抗拉强度约为母材的91%,断后伸长率约为母材的65%,接头断裂形式为韧性与准解理混合型断裂。

关键词： 3003铝合金激光摆动焊接微观组织力学性能

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3003铝合金热变形机制及其加工图

材料热处理学报 2013年第2期34卷 114-119页

作者：傅高升陈贵清福州大学材料科学与工程学院福建福州350108 福建船政交通职业学院机械工程系福建福州350007

对经高效熔体处理的3003铝合金进行变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩热模拟实验。采用材料动态模型建立该合金的热加工图,并结合OM和TEM等测试方法对热变形后的微观组织进行分析,确定了该合金的热变形机制图... 详细信息

对经高效熔体处理的3003铝合金进行变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩热模拟实验。采用材料动态模型建立该合金的热加工图,并结合OM和TEM等测试方法对热变形后的微观组织进行分析,确定了该合金的热变形机制图。结果表明:该合金加工失稳区为变形温度300～380℃、应变速率1.0～10.0 s-1的区域,热变形加工的最佳工艺参数为变形温度380～430℃、应变速率1.0～10.0 s-1,在该区域合金主要发生动态再结晶。

关键词： 3003铝合金热加工图微观组织热变形机制图热变形工艺参数

3003铝合金均匀化退火状态下晶粒度的影响因素

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甘肃冶金 2023年第4期45卷 88-91页

作者：赵进军胡岳刘凯李亚同甘肃东兴嘉宇新材料有限公司甘肃嘉峪关735100

在不同的加工率、温度、时间和升温速率条件下,研究3003铝合金均匀化退火状态的晶粒度影响因素。结果表明:在均匀化退火过程中升温速率对晶粒度的影响较大,在大卷的工业化生产过程中此问题较难避免,可通过成品厚度优化退火前加工率、退... 详细信息

在不同的加工率、温度、时间和升温速率条件下,研究3003铝合金均匀化退火状态的晶粒度影响因素。结果表明:在均匀化退火过程中升温速率对晶粒度的影响较大,在大卷的工业化生产过程中此问题较难避免,可通过成品厚度优化退火前加工率、退火温度和退火时间达到细化晶粒的目的,满足部分晶粒度要求相对较低的深冲料产品,实现部分铸轧供坯方式替代热轧供坯方式的生产要求。

关键词： 3003铝合金均匀化退火晶粒度

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均匀化处理对3003铝合金析出行为的影响

中南大学学报（自然科学版） 2022年第11期53卷 4242-4252页

作者：熊志方晏南军张艳杨明贵州大学材料与冶金学院贵州贵阳550025 贵州中铝铝业有限公司贵州贵阳550014 东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819

研究不同温度和不同均匀化方式(单级均匀化和双极均匀化)对3003铝合金连续TRC板材表层和芯部析出行为的影响。研究结果表明:当均匀化温度低于500℃时,析出主要以沉淀形核为主;当温度高于500℃时,析出以长大、Ostwald熟化效应为主,在双... 详细信息

研究不同温度和不同均匀化方式(单级均匀化和双极均匀化)对3003铝合金连续TRC板材表层和芯部析出行为的影响。研究结果表明:当均匀化温度低于500℃时,析出主要以沉淀形核为主;当温度高于500℃时,析出以长大、Ostwald熟化效应为主,在双级均匀化处理的低温阶段,析出以异质形核为主。此外,表层和芯部在不同预处理温度下的析出行为存在一定差异,这是由于表层变形量较大导致其粗大共晶相碎化,并促进应变诱发第二相析出,最终导致表层获得尺寸更小、数量更多的第二相。当均匀化温度为500℃时,表层和芯部第二相数量和尺寸分布均匀,这是由于表层第二相粗化以及芯部针状相的析出都有利于板材获得均匀的显微组织。

关键词： 3003铝合金均匀化处理再结晶行为第二相分布