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Zr添加对7a52铝合金CMT+P焊接接头组织及性能影响

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中国有色金属学报 2022年第11期32卷 3352-3364页

作者：刘洪旭侯旭儒刘峰赵琳彭云田志凌辽宁石油化工大学机械学院抚顺113001 钢铁研究总院北京100081 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

采用ER5356和ER5087两种焊丝对20 mm厚7a52铝合金进行冷金属过渡+脉冲焊接(CMT+P),从焊接缺陷、晶粒尺寸及析出相等多方面研究Zr添加对焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明:两种接头成形良好且均无明显缺陷,焊缝组织为铸态的等... 详细信息

采用ER5356和ER5087两种焊丝对20 mm厚7a52铝合金进行冷金属过渡+脉冲焊接(CMT+P),从焊接缺陷、晶粒尺寸及析出相等多方面研究Zr添加对焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明:两种接头成形良好且均无明显缺陷,焊缝组织为铸态的等轴枝晶,并发现条状或块状的富铁杂质相AlFeMn以及黑色相Mg2Si。相比于ER5356焊丝,采用ER5087焊丝焊缝区的晶粒尺寸减小了28.7%,并存在圆形及椭圆形的纳米级强化相Al3Zr。两种接头均获得较高的抗拉强度,使用ER5356焊丝的接头强度约为293MPa,达到母材强度的59.4%,而使用ER5087焊丝焊接接头的强度更高,约为316 MPa,焊接系数达到64.1%。两种接头的拉伸断裂位置均位于焊缝处,拉伸断口也均以韧窝为主并伴随明显的撕裂棱,表现为韧性断裂特征。

关键词： 7a52铝合金 CMT+P焊接焊丝成分显微组织力学性能

超声冲击强化7a52铝合金VPPA-MIG焊接接头的疲劳性能

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材料导报 2022年第15期36卷 137-141页

作者：刘成豪陈芙蓉内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010000

为改善7a52铝合金VPPA-MIG焊接接头的疲劳性能,本工作通过改变对焊接接头超声冲击的时间延长其疲劳寿命。试验中每条焊接接头各处分别受到2.5 min、5 min、10 min、15 min、30 min和75 min的超声冲击处理。试验利用扫描电镜、透射电镜和... 详细信息

为改善7a52铝合金VPPA-MIG焊接接头的疲劳性能,本工作通过改变对焊接接头超声冲击的时间延长其疲劳寿命。试验中每条焊接接头各处分别受到2.5 min、5 min、10 min、15 min、30 min和75 min的超声冲击处理。试验利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪观察分析焊接接头的表面及晶粒形貌并计算焊接接头的表面晶粒度;利用显微硬度计、X射线应力分析仪和疲劳试验机对焊接接头进行硬度、残余应力及疲劳性能测试,综合分析超声冲击处理对焊接接头疲劳性能的影响。试验结果表明,焊接接头的超声冲击时间为2.5~30 min时,焊接接头处的缺陷明显减少,同时焊接接头表面的晶粒被细化至纳米级,超声冲击时间为30~75 min时,冲击表面出现裂纹;焊接接头经超声冲击处理后,其硬度最大可达140HV,较未处理的焊接接头硬度(100HV)提升40%,同时接头冲击后塑性变形层可达105μm;焊接接头处的残余应力在超声冲击处理后,由残余拉应力转为残余压应力,且在2.5~30 min时残余压应力呈增长趋势,最大可达-329.2 MPa,在超声冲击时间为30~75 min时残余压应力减小;经超声冲击处理的焊接接头的疲劳性能均有提升,在超声冲击处理时间为30 min时接头疲劳强度最优为87.63 MPa,未经处理的焊接构件疲劳强度为48.8 MPa,疲劳强度提升了79.57%。因此,对焊接接头进行超声冲击处理可强化其疲劳性能,延长焊接构件的使用寿命。本工作希望对7a52铝合金VPPA-MIG焊接构件的广泛使用提供理论依据。

关键词：超声冲击处理 7a52铝合金变极性等离子弧-熔化极气体保护复合焊接显微组织疲劳性能

7a52铝合金焊接接头动态力学行为与抗弹性能有限元分析

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7A52铝合金焊接接头动态力学行为与抗弹性能有限元分析

作者：罗忠宇湖南科技大学

学位级别：硕士

装甲铝合金车身主要通过焊接方式进行连接,焊接接头作为车身的一个薄弱环节,其性能是影响装甲车辆总体防护性能的重要因素。本文以7a52铝合金MIG焊接接头(焊丝为ER5356铝合金)为研究对象,通过霍普金森压杆冲击实验,结合金相显微镜和透... 详细信息

装甲铝合金车身主要通过焊接方式进行连接,焊接接头作为车身的一个薄弱环节,其性能是影响装甲车辆总体防护性能的重要因素。本文以7a52铝合金MIG焊接接头(焊丝为ER5356铝合金)为研究对象,通过霍普金森压杆冲击实验,结合金相显微镜和透射电镜等微观结构分析手段,研究了7a52铝合金焊接接头的动态力学行为、组织演变规律,建立了焊接接头的J-C本构方程,并通过有限元仿真分析了焊接接头的穿甲侵彻过程。主要得到了以下研究结论:(1)研究了温度和应变速率对7a52铝合金焊缝、母材和结合处宏观变形行为的影响,发现焊缝、母材和结合处的变形程度随应变率的提高而增大;在整个应变区间,焊缝塑性好,表面均未产生裂纹,仅发生镦粗变形;当应变速率从2600s增加到4600s后,母材产生“V”字型裂纹,而母材与焊缝交界处发生明显不均匀变形;当冲击温度从-80℃升高至300℃时,焊缝、母材和结合处的变形行为均逐渐趋于均匀变形。(2)研究了应变速率和温度对焊缝、母材和结合处的微观组织变形行为的影响。随着应变速率增加,焊缝中部变形区晶粒被拉长;而母材组织首先发生扭曲变形,随后产生变形带,接着产生相变带,最后开裂。当冲击温度逐渐升高时,焊缝中部的变形区面积增大,晶粒进一步被拉长;母材中η′相转变为η相。当冲击温度大于200℃,其主要组织以扭曲形变带为主。对于焊缝与母材结合处,绝热剪切带仅在熔合区附近和母材区产生。(3)研究了焊缝、母材和结合处的动态力学行为,并建立了焊缝与母材的本构模型。焊缝、母材和结合处的动态屈服应力、流变应力、吸能和绝热温升均随应变率的增加而增加,均随温度的增加而降低。所建立的本构模型预测的结果与实验结果误差较小,本构模型的预测精度较高。(4)建立了子弹侵彻焊接接头的有限元模型,与实验结果相比较,验证了模型的准确性,并依据侵彻过程中子弹受力情况,对子弹的侵彻轨迹进行了分析。在斜侵彻焊板焊缝时,子弹会受到不对称应力作用,导致子弹入射倾角发生变化,并随着侵彻的进行,其入射倾角先增大后减小。

关键词： 7a52铝合金焊接接头动态力学行为本构关系有限元仿真抗弹性能

动态冲击载荷对7a52铝合金焊接接头组织和力学性能的影响

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塑性工程学报 2022年第11期29卷 200-208页

作者：杨兵罗忠宇黄浩刘文辉刘子聪肖明月江麓机电集团有限公司湖南湘潭411100 湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湖南湘潭411201

利用霍普金森压杆对7a52铝合金焊接接头进行了不同温度(-80~300℃)和应变速率(2600~4600 s^(-1))下的冲击实验,研究了动态冲击载荷下的7a52铝合金焊接接头的组织和力学性能。结果表明,在常温下,焊接接头不同区域发生了不均匀塑性变形,... 详细信息

利用霍普金森压杆对7a52铝合金焊接接头进行了不同温度(-80~300℃)和应变速率(2600~4600 s^(-1))下的冲击实验,研究了动态冲击载荷下的7a52铝合金焊接接头的组织和力学性能。结果表明,在常温下,焊接接头不同区域发生了不均匀塑性变形,铸态组织的焊缝区在动态冲击过程中发生了均匀的塑性变形。母材区塑性较差,当应变速率为4600 s^(-1)时,发生断裂失效。过渡区(熔合区附近焊缝与母材结合处)组织差异大,容易产生绝热剪切带。随着冲击温度的升高,焊接接头不同区域的非均匀变形减小,当温度为300℃时,母材区组织以形变带为主,焊缝与母材均发生了动态回复和动态再结晶。而随着冲击温度的降低,焊接接头强度增加,塑性变差,在-80℃、4600 s^(-1)的冲击条件下,过渡区产生裂纹。

关键词： 7a52铝合金焊接接头力学性能微观组织绝热剪切带

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7a52铝合金激光焊接头单级时效行为

稀有金属材料与工程 2018年第5期47卷 1589-1595页

作者：陈超陈芙蓉张慧婧内蒙古工业大学内蒙古呼和浩特010051

通过力学性能、电导率测试、EDS分析和TEM分析,对7a52铝合金激光焊接头单级时效行为特征进行了研究,并确定了较为合理的单级时效工艺。结果表明,7a52铝合金激光焊焊缝和母材在不同温度下达到峰值硬度所需要的时间基本是一致的,当时效温... 详细信息

通过力学性能、电导率测试、EDS分析和TEM分析,对7a52铝合金激光焊接头单级时效行为特征进行了研究,并确定了较为合理的单级时效工艺。结果表明,7a52铝合金激光焊焊缝和母材在不同温度下达到峰值硬度所需要的时间基本是一致的,当时效温度由120上升到160℃时,接头时效硬化速度明显加快,达到峰时效时间明显缩短。与120℃时的峰时效状态相比,经140℃,16h时效处理后的接头抗拉强度为351 MPa,失重量为0.0070g/min,电导率为21.2mS/m,接头抗拉强度下降了1.13%,失重量增加了2.94%,电导率却提升了12.2%,综合考虑以140℃保温16h单级时效工艺为宜。焊缝和母材的析出相均是相,随时效时间的延长析出相逐渐增多粗化,且峰时效状态下的起主要强化作用的是η′相和GP区。

关键词： 7a52铝合金激光焊接单级时效显微组织性能

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7a52铝合金中第二相分析及微区电位测试

中国有色金属学报 2011年第6期21卷 1252-1257页

作者：张平李奇赵军军曾庆强装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、透射电镜、扫描开尔文探针力显微镜对7a52铝合金的第二相进行观察及表征,并对微米量级的第二相进行电位测试。结果表明:长条状的η相与基体非共格,其强化效果较弱;圆片状的η'相与基体半共格,是最主要... 详细信息

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、透射电镜、扫描开尔文探针力显微镜对7a52铝合金的第二相进行观察及表征,并对微米量级的第二相进行电位测试。结果表明:长条状的η相与基体非共格,其强化效果较弱;圆片状的η'相与基体半共格,是最主要的时效强化相;近似方块状的Al6Mn分布在晶界和晶内;近似于球形的Al3Zr粒子尺寸小、密度大,能够强烈地钉扎位错;形状不规则的AlMnFe和Mg2Si沿轧制方向弥散分布在基体上,其伏打电位均低于基体的电位,在腐蚀环境中容易被溶解而腐蚀,成为应力腐蚀裂纹源;而且同类相的尺寸不同,AlMnFe相对基体的伏打电位值也不同;Al6(Mn,Fe)相对基体的伏打电位值要比Mg2Si的更低,说明在腐蚀环境中,Al6(Mn,Fe)更容易被腐蚀。本试验有助于分析应力腐蚀断裂中裂纹的起始点。

关键词： 7a52铝合金第二相显微结构电位

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7a52铝合金微动磨损行为研究

材料工程 2009年第4期37卷 45-48页

作者：罗林刘谦邱骥装甲兵工程学院装备再制造工程系北京100072

利用微动磨损试验机研究7a52铝合金的微动磨损行为,分析不同载荷、振幅、循环次数等参数对摩擦因数和磨损体积的影响,观察分析不同振幅下的磨痕形貌,检测磨痕微区及磨粒的成分组成,探讨其磨损机制。结果表明:7a52铝合金的摩擦因数在不... 详细信息

利用微动磨损试验机研究7a52铝合金的微动磨损行为,分析不同载荷、振幅、循环次数等参数对摩擦因数和磨损体积的影响,观察分析不同振幅下的磨痕形貌,检测磨痕微区及磨粒的成分组成,探讨其磨损机制。结果表明:7a52铝合金的摩擦因数在不同振幅下的变化趋势不同,微动振幅较大时,实验初期摩擦因数迅速升高,而振幅较小时摩擦因数没有这种现象;磨损体积随着循环次数、振幅、载荷的增加而增加;振幅较小时微动磨损机制主要为磨粒磨损,振幅较大时磨损机制则以黏着磨损和磨粒磨损为主,随着振幅的进一步增加逐渐出现接触疲劳磨损。

关键词： 7a52铝合金微动磨损摩擦因数磨损体积

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7a52铝合金双丝焊工艺及焊缝耐腐蚀性

焊接学报 2008年第12期29卷 57-60页

作者：解瑞军陈芙蓉张传臣高云喜内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051 包头北方工程技术开发有限责任公司内蒙古包头014033

采用ER5356焊丝对40mm厚7a52铝合金板进行双丝气体保护焊。对母材及双丝焊焊缝显微组织进行分析,同时根据7a52铝合金在实际生产中的应用情况,进行了母材及焊缝在3.5%NaCl腐蚀溶液中的盐雾腐蚀试验。结果表明,双丝焊焊缝组织由α(Al)+β(... 详细信息

采用ER5356焊丝对40mm厚7a52铝合金板进行双丝气体保护焊。对母材及双丝焊焊缝显微组织进行分析,同时根据7a52铝合金在实际生产中的应用情况,进行了母材及焊缝在3.5%NaCl腐蚀溶液中的盐雾腐蚀试验。结果表明,双丝焊焊缝组织由α(Al)+β(MgZn2)相组成,且焊缝组织较为致密、晶粒细小、焊缝中心为等轴晶粒。7a52铝合金母材在潮湿的含氯离子环境中容易诱发点蚀,腐蚀后的材料表面覆盖有一层致密的Al2O3氧化膜,该氧化膜可有效地延缓腐蚀的继续发展。双丝焊焊缝耐腐蚀性较好,表面点蚀较少。

关键词： 7a52铝合金双丝焊显微组织耐腐蚀性

7a52铝合金水蒸气等离子弧焊接头组织及性能

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焊接学报 2009年第9期30卷 9-12页

作者：马世宁罗林邱骥刘谦装甲兵工程学院装备再制造工程系北京100072

采用水蒸气等离子电弧技术对10mm厚的7a52铝合金板材进行焊接试验,焊接介质为40%丙酮水溶液,焊丝为ER5356,对焊接接头的力学性能进行了测试分析,对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明,7a52铝合金水蒸气等离子弧焊接头性能较好,焊缝... 详细信息

采用水蒸气等离子电弧技术对10mm厚的7a52铝合金板材进行焊接试验,焊接介质为40%丙酮水溶液,焊丝为ER5356,对焊接接头的力学性能进行了测试分析,对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明,7a52铝合金水蒸气等离子弧焊接头性能较好,焊缝拉伸断口表面存在大量的韧窝,表明焊缝有良好的韧性;热影响区存在软化区域;焊接接头熔合良好,焊缝没有发现异常的气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷.利用水蒸气等离子弧技术焊接7a52铝合金可以得到优良的焊接接头.

关键词： 7a52铝合金水蒸气等离子弧焊焊接接头显微组织