喷射沉积5A06铝合金热压缩变形的流变应力行为
基于BP人工神经网络喷射成形7055铝合金的本构模型
基于BP 人工神经网络喷射成形7055铝合金的本构模型罗 锐1, 曹 赟1, 邱 宇2, 崔树刚1, 周皓天1, 周易名1,袁 飞1, 张肖佩佩1, 程晓农1*（1．江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013；2．中国航空制造技术研究院，北京 100024）摘要：基于Gleeble 热力模拟技术对喷射成形7055铝合金的高温流变应力特征规律进行研究，并构建耦合应变量的唯象型Arrhenius 本构方程用以预测合金的流变应力，同时基于BP 人工神经网络构建该材料的神经网络型本构方程对比预测流变行为。
结果表明：喷射成形7055铝合金的流变应力状况受变形参数的影响较为显著，与变形温度呈负相关，并与应变速率呈正相关。
利用两类本构模型预测该合金的流变应力，其中唯象型Arrhenius 本构方程的平均相对误差δ值大于2%，该模型的预测误差随变形温度升高呈上升趋势，且在热加工温度区间下（450 ℃左右），平均绝对误差及平均相对误差达到峰值，较难精准预测该变形区间内合金的流变应力特征。
而BP 人工神经网络模型的预测准确度更高，平均相对误差δ值仅为0.813%，且具有较高的温度稳定性。
关键词：喷射成形；7055铝合金；本构模型；神经网络；热变形doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000089中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2021)01-0035-107055铝合金属于超硬Al-Zn-Mg-Cu 系变形铝合金[1]，该合金具有优异的综合力学性能，目前已被广泛应用于航空航天领域飞行器部件的制造当中，例如空客A380大飞机的压力舱桁条与上机翼桁条均采用7055铝合金[2-4]。
但是在整个零部件制造流程中，传统铸造工艺带来的成分偏析容易使合金发生热裂失效，很难满足高标准航空航天部件的服役要求[5-6]。
而喷射成形是一种“近终形”成形技术，利用合金雾化快速沉积凝固的方式，大幅提高合金元素的固溶程度且晶粒组织均匀细小，有助于后续热加工环节的进行[7]。
喷射沉积铝合金的新型轧制工艺
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将 ５ ０ Ａ 和 ８０ Ａ／ ｉｐ锭 坯 加工 成 尺 寸 为 Ａ ６ １ ０９ １ＳＣ ３ｒ Ｘ ０ ｍ Ｘ８ ｍ 的 板料 作 为实 验 用板 料 ． ０ ｍ ３ ｒ ｍ ａ ａ 陶粒 轧制示 意 图如 图 ２所示 ， 压头 尺寸 为 ９ ｍ 其 ５ ｍＸ ９ ｍ ２ｒ 轧制中作为压力传输介质的 Ａ ５ ｍ× ０ ｍ． ａ １ ， ０ ＳＯ ｉ 和石墨颗 粒尺 寸 为 ２０ 目． ０ 轧制 在 轧 辊直 径 为 ３０ ｍ 和长度 为 ６０ ｍ 的双 辊 轧 机 上 进 行 ， 制 ６ｍ ０ｒ ａ 轧 速度为 ０４ ｍ ｓ轧制 之前坯 料在 ７３ ．３ ／． ３ Ｋ预 热 １ 小 时， 并且在 每个 轧制 道 次 之 间 重 新 加热 到 ７ ３ 加 ３ Ｋ， 热３ Ｏ分钟 ．
应地增加． 但是在对 多孔 材料进行轧制时， 体积在 变形 过程 中发 生变 化 ， 此在 厚 度 减少 量 相 同 的情 因 况下 ， 孔材料 在长 度 和 宽度 方 向的 变形 量将 小 于 多 完全 致密 的材料 ｊ ． 在过去的数十年 中， 人们开发了多种新 型的工 艺 ， 如 楔 形 压 制 （ ｙｌ ｒｓｎ ）和 准 等 静 压 比 Ｃ ｃｃＰｅｓ ｇ ｉ ｉ （ ｓｕｏ— Ｉ ） 能有效 地用 于粉末压 制 ． 是 Ｐｅｄ Ｈ Ｐ 都 但 迄今 为止 ， 些工 艺都 很 少 用 于 喷射 沉 积材 料 的加 这 工成 型． 在本 文 中 ， 们 研 究 了 一 种新 型 的 轧 制 工 我 艺 ， 对轧制 过程 中 喷射 沉 积 板料 的塑 性流 动 和致 并 密化 行为进 行 了研 究 ．
5A06铝合金焊接接头裂纹失效分析
２ ７
５ Ａ０ ６铝 合 金 焊 接 接 头裂 纹 失效 分 析
Ｆａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ５ Ａ０ ６ Ａｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ Ａｌ ｌ ｏ ｙ Ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ Ｃｒ ａ ｃ ｋ
Ｍｉ ｃ ｒ ｏ — ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍａ ｃ ｒ ｏ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｂｙ ＳＥＭ ａ ｎｄ ｆ ｏ ｕｎ ｄ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎｄ ａ ｒ ｙ ｃ ｒ ａ ｃ ｋｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗａ ｓ ｂ ｒ ｉ ｔ ｔ ｌ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ．
近 年来 ， 铝、 镁 等 轻 质 合 金 由 于其 节 约 能 源 、 减 少 废气 排 放 等特 点 ， 在 海事 用 途 （ 如船 舶 ） 、 汽 车、 飞
摘 要 ：针 对 ５ Ａ ０ ６ 铝 合 金 焊 缝 附 近 出 现 的 裂 纹 进 行 了分 析 。５ Ａ ０ ６铝 合 金 母 材 、 焊缝及 热影响区组织分析结果 表明 ， 材 料
成 型 后 的组 织 不 均 匀 ， 并且存在夹杂物 ， 晶 内 和 晶 界 有 析 出相 出 现 。采 用 光 学 显 微 镜 对 裂 纹 的 扩 展 特 征 进 行 分 析 ， 结 果
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ３ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ ６ 中图 分 类 号 ： ＴＧ１ ４ ６ ． ２ １ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ４ ３ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ２ ７ － ０ ５
铝硅合金细化处理的研究进展
图 2 喷射沉积 A-l 25S i合金铸态金相组织
图 1 Na变质正常的铸态金相组织
2 喷射成形
喷射成形法是利用高速高压的惰性气体将液态金 属雾化成不同尺寸的熔滴, 并随雾化气体高速飞出雾 化区, 随后熔滴被一基板截断, 并在基板上沉积, 凝固 成结合良好的接近完全致密的坯件, 也称为喷射沉积 技术 [ 9] 。喷射成形工艺包含两个过程, 一是将合金液 雾化成细小液滴, 小液滴在高速飞行过程中与气体发 生对流和辐射散热, 获得一定的过冷度或发生凝固; 二 是金属液滴的沉积过程。合金液滴在到达沉积端面时 大部分处于半固态并具有较大的动能, 它们会与基板 发生碰撞、扩展和快速凝固, 同时还发生了复杂的物理 和化学变化。这个过程是喷射成形技术中最关键的部 分, 直接导致沉积坯特殊的组织与近终形的优势 [ 10] 。
图 3 电磁铸造加 P+ S r变质处理的铸态金相组织
3. 2 超声波处理 超声波处理是一种新型的熔体处理方法, 通过对
熔体进行超声波处理, 液体金属受到周期性交变声场 的作用, 产生空化效应和声流效应, 两者共同作用能够 显著地改善合金的凝固组织, 细化晶粒, 提高合金化学 成 分的 均 匀 性, 同时 还 能 清 除 熔体 中 的 气 体 和 杂
3 熔体处理
用电磁搅拌和超声波处理技术的方法, 通过对合 金熔体作用, 来改变初晶 S,i 从而有效地提高铝硅合金 的性能是目前铝合金铸造方面的研究热点。
3. 1 电磁搅拌 将电磁场引入铝硅合金铸造过程, 通过特定的物
理效应, 借助静磁场对旋转金属熔体产生的电磁搅拌 作用来改善凝固组织, 控制偏析来改善铸坯质量, 实现 材料组织与性能的改善及工艺过程的优化。
V ives尝试了利用交流电流和静磁场产生的电磁 振动来细化铝硅等铝合金的凝固组织, 并提出在铝合 金的连续铸造过程中, 采用交流和直流磁场共同作用 来控制铝合金的凝固组织的设想。 Rad ja i等研究了强 磁场和交流电流产生的电磁振动对亚共晶和过共晶铝 硅合金的细化效果。文献 [ 13]报道称, 对过共晶 A -l S i 合金进行电磁搅拌后, 针状或多边形状初晶 S i变得细 小、圆整, 且分布均匀, 针状及条状第二相发生断裂, 长 度减小, 形状圆整而细小, 分布也趋于均匀, 合金的力 学性能也有很大提高。通过研究发现, 对 A -l 17. 5S i合 金来说, 电磁搅拌最佳效果是在搅拌电压为 50 V 的条 件下, 合金力学性能最好。文献 [ 14] 研究表明, 采用 620 电磁搅拌与 P + Sr变质结合的方法, 使初晶硅有 板片状变成 A -l S i共晶组织 ( 如图 3所示 )。
退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响
退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响5A06是一种常用的铝合金材料，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。
退火是一种热处理工艺，通过加热和冷却来改变材料的组织和性能。
退火温度是影响退火效果的关键参数之一。
本文将探讨退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响。
退火温度对5A06挤压型材的晶粒尺寸有影响。
在退火过程中，当温度超过一定范围时，材料中的晶粒会发生再结晶，晶粒尺寸将变大。
晶粒尺寸的增大可以提高材料的织构性能和塑性，但过大的晶粒尺寸可能降低材料的硬度和强度。
选择适当的退火温度可以控制5A06挤压型材的晶粒尺寸，从而调节其织构性能和力学性能。
退火温度还可以影响5A06挤压型材的组织相。
5A06铝合金的常见组织相包括析出物相和固溶相。
退火过程中，合适的温度可以促使合金内部的析出物重新溶解，从而提高材料的塑性和韧性。
过高的退火温度会导致过多的析出物溶解，降低材料的强度和硬度。
在退火过程中需要选择适当的温度来平衡合金中不同相的比例，以满足不同应用的要求。
退火温度还会对5A06挤压型材的力学性能产生影响。
合适的退火温度可以提高材料的塑性和韧性，降低其脆性。
较低的退火温度会导致合金中的应力未完全释放，从而影响材料的力学性能。
相反，较高的退火温度会降低材料的强度和硬度，但有助于提高其塑性。
在实际应用中，需要根据具体要求选择适当的退火温度，以实现材料的最佳力学性能。
退火温度是影响5A06挤压型材组织及性能的重要因素。
通过选择适当的退火温度，可以控制材料的晶粒尺寸和组织相，从而调节其织构性能和力学性能。
在实际生产中，应根据具体要求选择合适的退火温度，以获得最佳的材料性能。
第二章喷射成型技术材料制备技术ppt课件
2.2喷射成型的雾化过程
1.气体雾化
在气体雾化中，高速气体射流的动能将连续金属液流分散成 熔滴。空气或水也可作用雾化介质，但因过度的氧化，在喷射成 型技术中很少采用。雾化介质的选择主要考虑以下因素：金属 粉末成分（是否发生不良反应）；所需的冷却速度（同最终坯 件的显微组织密切相关）；成本。
目前用于喷射成型的气体雾化方法主要包括以下几种。 （1）亚音速气体雾化 （2）超声气体雾化 常用的雾化器结构有两种基本类型： （1）限制性（闭）雾化器 （2）自由降落（开）雾化器
(a) 垂直单固定 (b) 倾斜单扫描 (c) 倾斜双扫描 图2-7 雾化喷嘴及沉积温度场示意图
装置
真空熔炼 雾化喷嘴系统 液压传动沉积器 抽真空系统 送料系统 收粉除尘 真空排气及压力控制 冷却水
8
第2章 喷射成型技术 成型材料特性
晶粒组织 气体含量 宏观偏析 致密度 热塑性 力学性能
图2-21 瑞士Swissmetall Boillat公司生产的 喷射成形铜合金坯锭
24
第2章 喷射成型技术
图2-22 国内采用喷射成形工艺制备的CuCr50合金触头材料
25
喷射成型铜合金
汽车工业中大量使用的焊接电极头，要求有好的电导性、高的硬度和
足够高的高温强度，以保证产品的使用寿命，降低维护费用。德国Wieland 工厂1991年进入这一领域从事开发，他们利用喷射成型技术制备的Cu-CrZr电极头，具有均匀细小的显微组织，其寿命 是连珠电极头的2倍；开发的 氧化铝颗粒增强Cu-Cr-Zr复合材料电极头，以用于汽车工业中镀锌钢板的 焊接。该公司利用喷射成型技术制备了长达2500mm的铜合金棒坯，如图221所示。如图2-22所示为我国的白净有色金属研究总院和北京科技大学利 用喷射成型技术开发出了高熔点的CuCr50和CuCr25合金触头材料棒坯， 材料中的Cu基体呈网格状分布，而类似球形的Cr相均匀分布在Cu基体上， 其中Cr相颗粒尺寸平均值为15ｕｍ
喷射沉积耐热铝合金AlFeVSi本构方程的研究
ｃｅ ｓｓａ ｔｒａｐ ａ ａｕ ｔ ｈ ｎ ｒａ ｉ ｔａｎ ｈ ｗｉｇｄ ｎｍ ｉ ｅ ｒｓａｌ ａ ｉｎ Ｔｈ ｅｏ ｍａ ｉｎａ ｔ ａ ｉｎ ｅ — ｒ ａｅ ｆｅ ｅ ｋ ｖ ｌｅｗｉ ｔ ｅｉｃ ｅ ｓ ｈ ｇ ｎ ｓｒｉ ，ｓ ｏ ｎ ｙ ａ ｃｒ ｃｙ ｔｌ ｚ ｔ ． ｉ ｏ ｅｄ ｆｒ ｔ ｃ ｉ ｔｏ ｎ ｏ ｖ ｅｇ ｎ ｔｅ ｓｅ ｐ ｎ ｎ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｒ ｙａ ｄ ｓｒｓ ｘ ｏ ｅ ｔａ ｅａ ａｙ ｅ ．Ａｔｌｓ ｈ ｌｗ－ｔｅ ｓ ｅ ｕ ｔｏ ，ｈ ｔｉ ｅｌｒ－ ｇ ｒ ｑ ａｉｎ，ｓａ ｑ ｉｅ ｙ ａ ｔｔｅｆｏ ｓｒｓ ｑ ａｉｎ ｔ ａ Ｓ ｌ ｓＴｅ ａ ｔｅ ｕ ｔ ｓ ａ ｏ ｉ ｃ ｕ ｒｄ ｂ ｔｅｍｅ ｎ ｆｎ ｎｉｅ ｒｆ ． ｈ ａ ｓｏ ｏ ｌ ａ ｉ ｎ ｔ
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喷射沉积耐热铝合金 Ａ Ｆ Ｖ ｉ １ｅ Ｓ 本构方程的研 究／ 毕
豫等
・４５ ・５
喷 射 沉 积 耐热 铝 合 金 Ａ Ｆ Ｖ ｉ Ｉｅ Ｓ 本构 方 程 的研 究
毕 豫， 朱 贺， 夏绍灵 ， 李全跃
（ 河南工业大学材料科学与工程学院， 郑州 ４ ００） ５０７
Ｐｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｐ ａ ｐ ｓｔｏ — ｘ ｒ ｓｏ ｕ ｅ ｅ ａ ｅ ｙ ａ Ｓ ｒ ｙ Ｄｅ ｏ ｉｉｎ ｅ ｔ ｕ ｉｎ Ｒｏ ｔ Ｂ ，Ｚ Ｉ Ｙｕ ＨＵ ，ＸＩ Ｓ ａ ｌ ｇ Ｌ ａ ｙ ｅ Ｈｅ Ａ ｈ ｏｉ ， Ｉ ｎ Ｑｕ ｎ ｕ
退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响
退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响摘要：5A06铝合金是一种常用的高强度铝合金，在航空航天、汽车制造和船舶制造等领域有着广泛的应用。
本文通过实验研究了不同退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响，结果表明，合适的退火温度可以显著提高5A06挤压型材的强度和塑性，并且有利于改善其组织结构。
这对于5A06铝合金的生产工艺和性能优化具有一定的指导意义。
关键词：5A06铝合金；挤压型材；退火温度；组织；性能引言5A06铝合金是一种具有优异性能的高强度铝合金，其具有良好的耐腐蚀性、焊接性和加工性，在航空航天、汽车制造、船舶制造和建筑领域有着广泛的应用。
挤压成型是5A06铝合金常用的加工方法之一，通过挤压可以使铝合金材料在截面上形成所需的形状和尺寸，广泛应用于各种结构件的制造。
实验方法本实验选取了5A06铝合金挤压型材作为研究对象，通过控制不同的退火温度对其进行热处理，然后对比分析了不同退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响。
实验过程如下：1. 制备试样：从5A06铝合金挤压型材中切割得到一定尺寸的试样。
2. 热处理：将试样分别置于恒温炉中进行退火处理，分别设定不同的退火温度和保温时间。
3. 测量性能：对退火后的试样进行拉伸、硬度、显微组织观察等性能测试。
实验结果与分析通过实验对比不同退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响，得到了以下实验结果：1. 组织结构：通过光学显微镜观察，可以看到在适当的退火温度下，铝合金的晶粒尺寸得到了显著的细化，晶粒间相的析出也得到了一定程度的抑制，从而提高了挤压型材的织构均匀性和致密性。
2. 强度和塑性：拉伸试验表明，在合适的退火温度下，5A06挤压型材的抗拉强度和屈服强度均有所提高，而延伸率也有所增加。
这说明适当的退火温度可以显著改善5A06挤压型材的力学性能，提高其强度和塑性。
3. 硬度：硬度测试结果显示，5A06挤压型材在适当的退火温度下，硬度值有所降低，表明其具有良好的变形性能和加工性能。
5A06铝合金焊接接头性能研究_刘红伟
2159板材的抗应力腐蚀性能较好，抗应力腐蚀敏感指数I SCC 是12%。
3结论1）2519铝合金的搅拌摩擦焊缝，在3.5%NaCl 溶液中，表现出了较好的应力腐蚀破裂抗力。
2）用美国2319焊丝，氩弧焊工艺焊接2519铝合金，其焊缝在3.5%NaCl 溶液中，对应力腐蚀有一定的敏感性，焊缝的综合性能表现稍差。
3）三组试样的抗应力腐蚀性能依次为Z 组（搅拌摩擦焊缝）＞W3组（2519板材）＞W2组（氩弧焊焊缝）。
4）焊缝中的气孔和夹渣等缺陷可导致应力腐蚀裂纹的形成，加速应力腐蚀的发生，应尽量予以避免。
4参考文献［1］Fisher James J Jr ，Kramer Lawrence S ，Pickens Joseph R.Alu -minum alloy 2519in military vehicles ［J ］.Advanced Materials and Processes ，2002，160（9）：43-46.［2］Devincent S M ，Devletion J H ，Gedeon S A.Weld properties ofthe newly developed 2519-T87aluminum armor alloy ［J ］.Welding Journal ，1988，67（7）：33-34.［3］GB/T 15970.7—2000，慢应变速率试验［S ］．［4］上海交通大学《金属断口分析》编写组.金属断口分析［M ］.国防工业出版社，1979：8．由于铝合金具有比强度高，热稳定性好，耐腐蚀，机械加工性能优良以及可再生性好、资源丰富等一系列优点，近年来在航空航天、汽车制造、船舶、容器等领域得到了广泛应用，成为理想的轻量化材料。
5A06铝合金是非热处理强化铝合金，属Al-Mg 系的典型合金。
5A06铝合金薄板的焊接常采用钨极氩弧焊工艺（TIG ）焊接，由于TIG 焊接时热输入量较大或焊接工艺不当等原因，容易造成焊缝热影响区软化等缺陷，严重影响焊接构件的使用性能［1-3］。
5A06铝合金板材热态本构模型及韧性断裂准则
5A06铝合金板材热态本构模型及韧性断裂准则刘康宁;郎利辉;续秋玉【摘要】In order to obtain the formation characteristics of 5A06 aluminium alloy sheets,uniaxial tensile tests were conducted under different conditions. From hot tensile and fracture tests,a modified Misiolek equation was defined that extrapolated the flow stress from the diffuse necking of the metal sheet. By using a radial basis unction (RBF)artificial neural network,a Crockroft-Latham ductile fracture threshold prediction model was also developed. An evaluation of the network compared model results with experimental data. Results show that the material flow stress is very sensitive to temperature and strain rate,and the RBF artificial neural network can predict the ductile fracture threshold with a maximum error of less than 10. 6％ .%为了获取材料在不同条件下成形性能指标,对5A06铝合金板材进行了热态单向拉伸试验,结合热态单向拉伸试验和韧性断裂试验结果,提出了一种修正Misiolek模型;利用修正模型的外插性能预测颈缩后板材流变应力,应用径向基函数神经网络算法建立了Cockroft-Latham韧性断裂阈值预测模型,并对该模型进行了预测精度评估.结果表明,流变应力对温度及应变速率敏感,对比径向基函数网络模型预测误差小于10.6％.【期刊名称】《西南交通大学学报》【年(卷),期】2018(053)001【总页数】5页(P214-218)【关键词】铝合金;本构模型;热态;韧性断裂准则;径向基函数网络【作者】刘康宁;郎利辉;续秋玉【作者单位】北京航天发射技术研究所,北京100076;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;航天材料及工艺研究所,北京100076【正文语种】中文【中图分类】TG146.2轻质合金材料一般在常温下具有较低的塑性，成形性能较差.在热态条件下的成形性大大提高，许多板材的成形技术［1］均利用了这一特点，使复杂结构薄壁类零部件的加工制造变为可能.然而在热态条件下，这类材料力学性能参数、成形极限、断裂阈值受温度、变形速度等多种因素影响，导致材料模型复杂，同时也对轻量化合金热态条件下的韧性断裂评判标准提出了更高要求.准确建立材料在相应条件下力学模型、获取材料在不同变形条件下成形性能指标一直是板材成形过程中工艺分析及工艺优化的关键.韧性断裂是板材塑性加工过程中重要的失效类型［2］，多数钣金成形工艺均把韧性断裂作为材料成形极限的重要指标.基于韧性损伤理论的韧性断裂准则是预测板料成形极限指标的有效方法.国内外学者在理论及试验研究基础上提出了多种韧性断裂准则［3-4］，其中应用较广的有 Cockroft-Latham 准则［5］、Brozzo 准则［6］及 Oyane 准则［7］.这些准则多采用阈值控制的方法，即某处材料超过了一定阈值便认为材料发生断裂.与传统的Swift失稳理论、M-K沟槽理论相比，金属韧性断裂理论可解决具有复杂应力状态及非线性加载历史的塑性成形的断裂失效问题.同时，由于金属韧性断裂模型具有简单、参数求解方便等优点，被广泛应用于成形过程数值仿真分析［8］.5A06铝合金是具有代表性的铝镁系防锈铝合金材料［9］，因其具有较高的比强度并有良好的耐腐蚀性及焊接性，在航空航天领域应用十分广泛.该材料在常温下塑性较差，加热条件下成形性会有明显改善，其热变形行为较为复杂，对变形条件十分敏感.本文中通过热态单向拉伸试验，获取了不同温度及应变率条件下5A06铝合金板材颈缩前的应力-应变曲线，在对比Misiolek模型基础上，提出了修正Misiolek本构模型，利用热态本构模型外插性能及数值积分法确定不同温度及应变速率条件下的Cockroft-Latham韧性断裂阈值.利用径向基函数人工神经网络算法对5A06-O 板材断裂阈值预测模型进行了训练.在建立的断裂阈值预测模型及热态本构方程基础上，预测了200℃条件下宽板弯曲及热态胀形过程韧性断裂临界条件，并与试验数据进行了对比.1 试验1.1 热态单向拉伸试验试验选择厚度为1.5 mm的5A06-O铝合金板材，其化学成分见表1，表中:wB为质量分数.采用长春试验机研究所CCS-88000电子万能试验机，根据GB/T 4338—2006《金属材料高温拉伸试验方法》，在不同温度(150、200、250、300 ℃)、不同应变率(0.055 00、0.005 50、0.000 55 s－1)条件下进行试件的热态单向拉伸试验.通过对单向拉伸试件印制网格，获取单向拉伸状态下板材破裂处极限应变数据，利用该数据确定断裂阈值.表1 5A06-O铝合金板材化学成分Tab.1 Chemical composition of the 5A06 alloy元素 Mg Si Fe Cu Mn Zn Ti Al wB/% 5.9 0.4 0.4 0.1 0.7 0.20.06 其余单拉试验环境箱采用封闭式整体对流加热，获取共计12组数据，试样在拉伸前保温10 min，计算得到颈缩前应力-塑性应变曲线如图1所示，图中: ε为材料应变率.图1 5A06铝合金板材流动应力-塑性应变曲线Fig.1 Flow stress vs.plastic strain of the 5A06 alloy sheet由图1可以看出，在相同温度条件下，5A06铝合金板材的流变应力随着应变率的增加而增大;低于250℃后，材料变形主要以加工硬化为主，应力-塑性应变曲线近似为幂函数型，随着温度的升高(高于250℃)，金属原子热运动加剧，动态回复(再结晶)效应愈加明显，此时软化机制占主导，使材料变形曲线呈现加工软化特点.另外，动态回复(再结晶)过程进行需要一定时间，较低的应变速率可使软化现象更加显著.1.2 热态宽板弯曲及胀形试验本文进行了200℃不同变形速率条件下宽板弯曲试验与胀形试验，其中，宽板弯曲试样长100 mm，两端夹持段宽度50 mm，中间平行段宽度39 mm，平行段与两端过度圆角24 mm;胀形试验内凹模直径100 mm.试验前，通过电化学腐蚀法在试样表面印制直径为2.5 mm网格阵列，以测量破裂时应变.宽板弯曲试验及胀形试验分别在BSC-50AR板材成形试验机及YRJ-50板材充液热胀形-拉深试验机上进行.2 修正Misiolek本构模型金属热态本构关系反映了材料流变应力特征，是材料在热态条件下的重要力学性能，描述了应力随着应变率、温度及变形程度的变化，在制定合理热加工工艺、金属塑性变形理论研究及有限元仿真计算中均起着重要作用［10］.在热态变形过程中，5A06铝合金等轻量化合金材料加工硬化、动态回复软化机制相互作用，使流变应力曲线呈现出对温度及应变率的敏感性，增加了预测难度.国内外研究学者对热环境下材料流动应力的研究多基于Arrhenius形式，热激活流动模型或其修正形式［11-13］，适用于预测具有饱和应力特征的金属高温流变应力，对于温热条件下如铝合金等轻质合金材料的预测效果并不理想.单拉试验可以较为精确地获取颈缩前的板材应力-应变曲线，板材成形过程一般具有较大的变形量，当计算仿真分析过程中，板材变形程度超过单向拉伸试验中最大均匀变形量时，模拟结果会出现误差.本文通过建立适用于5A06铝合金温热状态本构模型，利用单拉试验中获取不同条件下的流变应力曲线确定模型参数，采用本构模型外插计算方法预测颈缩后材料力学性能的变化规律.对比国内外学者提出的本构模型［14-15］，本文选择以Misiolek模型［16］为基础，构造该模型修正形式，以反映温度及应变率对材料流变应力的影响规律.修正Misiolek本构模型如式(1)、(2).式中:(ε0+p)n( ε，T)为幂函数强化项;em( ε，T)p为软化因子;其余物理量含义见文献［16］.假定Misiolek模型各参量C、n、m分别与ξ及η呈抛物线关系.对C、n、m值进行非线性高次函数拟合，得到的修正Misiolek本构模型及模型参数如式(3)、(4)，式中:M、N、P分别为不同参数的修正系数.修正Misiolek本构模型计算应力与试验数据对比如图1所示.由图1可以发现，修正Misiolek本构模型预测结果与试验应力-应变曲线较为吻合.3 韧性断裂阈值确定采用阈值控制方法确定金属韧性断裂准则，可用于预测非线性加载塑性变形过程断裂失效问题.Crockroft-Latham断裂准则是目前应用较广的韧性断裂准则［17］.该准则认为，在不同温度、变形速率条件下，塑性变形最大拉应力是导致材料破坏的主要因素，单位体积拉应力功达到某一临界值时材料便发生断裂.Crockroft-Latham断裂准则所需待定变量较少，参数获取简单，预测精度较高，适用于轻质合金板材热态成形过程断裂性能预测.Crockroft-Latham断裂准则为式中:I为临界断裂应变能;珔εf为断裂发生处的等效应变;σmax为最大拉应力;珔ε为某一时刻的等效塑性应变.本文建立的5A06铝合金热态韧性断裂准则忽略了板材各向异性影响，屈服函数选用各项同性Von-Mises屈服模型及相应等效应变计算公式，利用提出的修正Misiolek本构模型外插延伸性，建立板材颈缩后流变应力曲线，并利用数值积分算法，将式(5)进行梯形积分离散化处理，得利用读数显微镜测取热态单向拉伸试验破裂点周围极限应变数据，将其作为断裂发生处的等效应变珔εf值，将式(3)～(4)代入式(6)，得到5A06铝合金不同条件下Cockroft-Latham韧性断裂阈值，如表2所示.由表2可知，5A06铝合金韧性断裂阈值随温度的升高而逐渐降低，与该铝合金材料变形抗力随着温度的变化趋势一致;在低于250℃条件下，断裂阈值随着变形速度的降低而增大，这是因为变形速度越低，材料回复过程越充分，金属晶体缺陷消除程度增大，得到更大的变形量;300℃条件下该趋势与之相反，本文认为与材料在300℃条件下流变应力对变形速度敏感程度较大及应力值较低有关.表2 不同条件下5A06铝合金Crockroft-Latham韧性断裂阈值Tab.2 Crockroft-Latham fracture threshold of the 5A06 Al alloy under variousconditions MPa应变速率/s－1 温度/℃150 200 250 300 0.055 00 76.535 73.423 65.652 65.105 0.005 50 91.979 80.172 71.438 58.668 0.000 55 115.048 90.071 73.938 51.417径向基函数(RBF，radial basis function)神经网络是一种前馈型人工神经网络［18-19］，基本思想是利用对中心点径向对称的非负非线性函数作为隐含层单元的“基函数”构成隐含层空间，将输入矢量映射到隐空间，以任意精度全局逼近一个非线性函数.文中利用径向基函数网络算法对5A06板材断裂阈值与变形条件关系模型网络进行了训练，建立的断裂阈值预测模型及热态本构方程，在此基础上预测200℃时，宽板弯曲及热态胀形过程韧性断裂临界条件，并与试验结果对比.典型径向基函数(RBF)神经网络通常具有3层网络结构［20］，包括输入层、隐含层、输出层.RBF网络中常用的径向基函数为高斯函数，其激活函数如式(7)所示.用式(7)实现了输入矢量到隐函数空间的非负非线性映射.式中:xp－ci为欧氏范数;ci为隐含层节点中心;xp=(x1p，x2p，…，xNp)为第 p个N 维输入样本;γ 为隐含层节点归一化参数.基于径向基函数网络，由式(8)确定从隐含层空间到输出层空间的线性变换.式中:wij为隐含层到输出层的连接权值;h为隐含层的节点数;yj为与xp对应的第j个输出节点值.编写RBF神经网络模型训练程序，输入表2中的5A06铝合金不同变形条件下韧性断裂阈值，添加必要中间插值节点并归一化后，建立了该材料在150～300 ℃，应变速率在0.055 ～0.000 55 s－1间的Crockroft-Latham断裂阈值预测模型，经过27次迭代训练得到最终训练均方误差，均方误差小于1×10－6.4 试验对比分析利用建立的径向基函数神经网络，结合修正Misiolek本构模型，计算200℃时的不同变形速率、不同变形路径下Crockroft-Latham韧性断裂阈值，结果如图2所示.由图2可知，利用径向基函数网络得到的预测值与试验值较为吻合，其最大误差为10.63%，表明文中建立的韧性断裂准则预测模型能较好地预测5A06铝合金板材不同变形条件下的断裂阈值.图2 预测结果与试验结果对比Fig.2 Comparison between predicted and test results5 结论(1)通过5A06铝合金板材热态下单向拉伸试验发现，该材料应力曲线具有显著的温度敏感性及应变率敏感性特点，在250℃以上时，曲线出现软化趋势.(2)基于单向拉伸试验数据，提出了一种修正Misiolek本构模型，该模型可反映不同温度及应变速率影响下的5A06铝合金板材流变应力特征，模型预测结果与试验曲线较为吻合.(3)利用径向基函数神经网络算法，结合修正Misiolek本构模型，本文建立了5A06板材热态Crockroft-Latham韧性断裂阈值预测模型，结合热态胀形试验及宽板弯曲试验对该神经网络模型实用性进行了验证，对比结果发现，模型预测误差在10.63%内.参考文献:【相关文献】［1］ LANG Lihui，LIU Kangning，CAI Gaoshen，et al.A criticalreview on specialforming processes and associated research for lightweight components based on sheet and tube materials［J］.Manufacturing Review，2014，1(9):1-20.［2］杨锋平，罗金恒，张华，等.金属延性断裂准则精度的评价［J］.塑性工程学报，2011，18(2):103-106.YANG Fengping，LUO Jinheng，ZHANG Hua，et al.Evaluation of ductile fracture criterions［J］.Journal of Plasticity Engineering，2011，18(2):103-106.［3］虞松，陈军，阮雪榆.韧性断裂准则的试验与理论研究［J］.中国机械工程，2006，17(19):2049-2052.YU Song Y，CHEN Jun，RUAN Xueyu.Experimental and theoretical research on ductile fracture criterion［J］.China Mechanical Engineering，2006，17(19):2049-2052.［4］余心宏，翟妮芝，翟江波.应用韧性断裂准则预测板料的成形极限图［J］.锻压技术，2007，32(5):44-47.YU Xinhong，ZHAI Nizhi，ZHAI Jiangbo.Prediction of sheet metal forming limit diagram by applying ductile fracture criterion［J］.Forging and Stamping Technology，2007，32(5):44-47［5］ COCKCROFT M G，LATHAM D J.Ductility and the workability of metals［J］.Journal Institute of Metals，1968，96(1):33-39.［6］ BROZZO P，DELUKA B，RENDINA R.A new method for the prediction of formability in metal sheets［C］∥Proceedings of the Seventh Biennial Conference on Sheet Metal Forming and Formability.［S.l.］:International Deep Drawing Research Group，1972:18-26. ［7］ OYANE M，SATO T，OKIMOTO K，et al.Criteria for ductile fracture and their applications［J］.Journal of Mechanical Working Technology，1980，4(1):65-81.［8］叶拓，王冠，姚再起，等.汽车用6xxx系铝合金薄壁件的韧性断裂行为［J］.中国有色金属学报，2014，24(4):878-887.YE Tuo，WANG Guan，YAO Zaiqi，et al.Ductile fracture behavior of 6xxx aluminum alloy thin-walled components of automobile［J］.The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2014，24(4):878.［9］张红霞，吴广贺，闫志峰，等.5A06铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为［J］.中国有色金属学报，2013，23(2):327-335.ZHANG Hongxia，WU 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原位反应喷射沉积7075铝合金的塑性变形机理
喷射沉 积材 料是 非 致 密 的多 孔 材 料 ， 中存 在 一 其 定 数量 的微 孔 ， 粒 与 颗粒 之 间没 有 形 成 良好 的 冶 金 颗 结 合口 。必须 进行 致 密化 和塑 性变 形才 能获 得较 高 的 ］ 力 学性 能 以用作 结 构 材 料 。根 据 致 密 化 的温度 ， 热 将
ｓ ｆｅ ｉ ｇ ｄ ｒｎ ｏ ｏ ｐ ｅ ｓｏ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｎｎ ｕ ｉｇ ｈ ｔｃ ｍ ｒ ｓ ｉ ｎｄ ｆ ｒ ｔ ． ｏ
Ｋｅ ｒ ：ｒ ｓ ｔ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓ ｒ ｙ ｄ ｐ ｉｉ ｎ；７ ７ ｌｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｉｒ ｉｕ ｒ ａ ｔｖ ｐ ａ ｅ ｏｓｔｏ ０ ５ Ａ１ａ ｌ ｙ；ｐｌ ｓ ｉ ｅ ｏｒ ｔｏ ａ ｔｃ ｄ ｆ ｍａ ｉ ｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ ｃｅ ｃ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｉ ｎ ｒ １ Ｓ ｈ ｏ ｔ ｒａ ｓ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｎ ｅ
Ｍ ｏ ｏｌａ Ｕｎｉ ｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈｎ ｏ ｎｇ ｉ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｏｌ ｇｙ，Ｈ ｕｈ ｈａ ｔ ００ ｅ ｏ ｅ ０１ ５１，Ｃｈｉ ｎａ； ２ Ｐｈｙ ｉｓ ａ ｓｃ ｎｄ
ＳＥＭ ｎ ｈｅ ｔ ｕ ｔ ｅ ｓ ｓ ｒ ｉ ｕｒ ｅ ． Ｔｈｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ａ ｄ ｔ ｒ ｅ ｓｒ ｓ —ｔａｎ ｃ ｖ ｓ ｅ ｕｌｓ ｓ ｏｗ ｈａ ｈｅ ｆｏｗ ｔ ｅ ｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗｉｈ ｈｅ ｉ － ｔ ｔｔ ｌ ｓｒ ｓ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｔ ｎ
ｃ ｅ ｓ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｙ ａ ｉ ｒ ｃ ｙ ｔ ｌ ｚ ｔｏ ｃ ｕ ｓ ａ ０ ℃ ｏ ｅ ｏ ｍｉ ｇ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ． ｒ ａ ｅ ｏ ｅ ｏ ｍｉ ｇ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ，ｄ ｎ ｍ ｃ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ａ ｉ ｎ Ｏ ｃ ｒ ｔ４ ０ ｉ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ
Al-Cu-Li合金热变形特性与位错密度模型构建
0前言Al-Cu-Li 合金具有高强度、低密度、高耐腐蚀性等综合优势，是制造航空器零部件的理想材料[1]。
热加工是其关键成形工艺，在此过程中，深入理解材料热变形特性及建立准确的材料模型对指导实际工艺制定具有重要意义。
因此，Al-Cu-Li 合金的流变本构建模、微观组织分析、可加工性等方面得到了广泛研究。
例如，MIAO 等[2]研究揭示了2070铝合金在热变形过程中的流变行为及组织演变规律，LIN H I 等[3]构建了Al-3.65Cu-0.98Li 合金的热加工图和本构模型。
然而，从位错密度演变的角度对流变特性进行分析的研究鲜有报道。
Al-Cu-Li 合金热变形过程的位错密度演变复杂，对其微观组织影响显著，构建其热变形位错密度演变模型对揭示其热变形和热处理过程的微观组织演变机制有重要意义。
Galindo-Nava 等[4]分析了应变速率对位错重置湮灭的影响，认为K-M 理论对Cu 、Al 、Ni 等合金在宽泛温度下热变形过程的位错密度演变具有较好的预测能力。
此外，胡建良等[5]进一步应用K-M 理论构建了7A85铝合金“两段式”位错密度演变模型，描述了其塑性变形位错密度演变规律，并得到了较为准确的验证。
因此，针对Al-Cu-Li 合金的热变形行为，应用K-M 模型揭示其热变形过程中的位错密度演变规律，具有良好的应用前景。
本文针对Al-Cu-Li 合金开展了等温热压缩试验，分析了其流变行为，构建了峰值应力本构模型及K-M 位错密度模型，揭示了变形温度、应变速率及应变对位错密度的影响规律，可为其热加工工艺制定提供参考。
1试验试验材料为热轧态Al-Cu-Li 合金板材，其化学成分如表1所示。
采用线切割方式将原材料加工成ϕ8mm×12mm 的圆柱形试样。
试样外表面用800#砂纸打磨后，在GLEEBLE-3500热模拟试验机上将试样以10℃/s 的加热速度分别加热至390、420、450和480℃，保温3min 以获得均匀温度分布，以0.01、0.1和1s -1的应变速率进行等温压缩试验，试样压缩高度为60%，即平均真应变约为0.9。
铝合金5a06材料参数
铝合金5a06材料参数
铝合金5A06是一种常见的铝合金材料，其主要成分为铝（Al）和镁（Mg）。
具体的材料参数如下：
1. 化学成分：
- 铝（Al）：余量
- 镁（Mg）：5.8-6.8%
- 锰（Mn）：0.2-0.5%
- 铬（Cr）：0.15-0.35%
- 铁（Fe）：0.15%以下
- 钛（Ti）：0.1%以下
- 铜（Cu）：0.1%以下
- 硅（Si）：0.2%以下
- 锌（Zn）：0.25%以下
- 其他杂质：0.15%以下
2. 物理性能：
- 密度：2.77 g/cm³
- 熔点：475-640°C
- 线膨胀系数：23.2 × 10⁻⁶/°C
- 硬度（HB）：120（不经过热处理）
- 热导率：120-160 W/(m·K)
- 电导率：约 40-50% IACS
3. 机械性能：
- 抗拉强度：320-400 MPa（不经过热处理）
- 屈服强度：190-210 MPa（不经过热处理）
- 延伸率：10-15%（不经过热处理）
- 弹性模量：69 GPa
4. 加工性能：
- 焊接性能：可焊接性良好，常用TIG、MIG等焊接方法
- 加工性能：具有良好的塑性和可锻性
- 热处理：可进行热处理，如时效处理（T6处理）可以提高强度和硬化性能
以上参数仅供参考，具体材料参数会根据不同生产商的生产工艺和要求而有所差异。
如果需要更详细和具体的材料参数，建议向材料供应商或生产商咨询。
喷射沉积含Ni铝合金的力学性能研究
在 。Ａ１Ｎｉ 相在超高强度铝合金中 ，对合金 具有强化作用 。 ｓ
Ａ１ 相能加速 铝合金 的时效行 为 ，并且 随着 Ａ１Ｎｉ 含 ｓ Ｎｊ ｓ 相
量的增加 ，铝合 金强度增 大 ，延伸率降低＿ 。 ５ ］ 在普通铸造 ＩＭ 工艺中 ，０ １ Ｎｉ ／ ． 元素能 明显提高 Ａｌ
性 能和应力腐 蚀开裂 均有显 著影 响 一 。这 是制约 该类合
金 实际应用 的瓶颈 问题 。 利用 喷射沉积技术可 以在很 大程度上解 决上述 出现 的
问题 ，得 到组织均匀 、性 能优越 的材料 ，但 是若合 金 中的
微 量元 素添加 的不合理 ，合金 中同样也会出现组织不均匀 ， 韧性较差等现象 ］ 。因此合 理选 择添加 合金 中微量元 素 的含量对合金的最终使用性 能有着重要 的性能 。 Ｎｉ 在超高强 度 铝合金 中通常 是 以 Ａ１Ｎｉ 的形式 存 。 相
２１ ０ １年 ・ ５ 第 期
技术与研究
中国材料科技 与设备 （ 双月 刊）
喷射 沉 积 含 Ｎｉ 铝合 金 的 力学 性 能研 究
章 国伟 ，陈铮 ，陈伟 ，辛海鹰 ，翟景。 ，秦 占明 ，马力 ，陈刚
（ １西北工业大学材料科学与工程学院，陕西 ２中国兵器科学研究 院宁波分 院，浙江 西安 ７０７ ； １０ ２
（ ）程 。目前 ，作为主要航空航 天结 构材料 的铝合 金性能 行 正在 向超高强度 、耐腐蚀 、低 密度 、耐 热方 向发展 ． 金 合 中的合金元素含量提高 ，易产生偏 析 ，铸坯未溶共 晶相 多 ， 导致铸坯和热轧开坯 易开裂等 缺陷 ；粗大 的结 晶相 颗粒成
为应力集 中和裂纹萌 生之处 ，对铝 合金 的断裂 韧性 、疲 劳
一
退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响
退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响5A06铝合金是一种铝镁合金，具有良好的强度和塑性，广泛应用于轨道交通、汽车和航空航天等领域。
在铝合金挤压加工中，退火是一项重要的热处理工艺，可以改善材料的组织和性能。
本文研究了不同退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响。
实验采用了5A06铝合金挤压型材作为研究对象，采用逐步退火法，在不同温度下退火1h，然后进行冷却。
对退火后的样品进行了金相显微镜观察、拉伸试验和硬度测试。
实验结果表明，随着退火温度的升高，5A06挤压型材的晶粒尺寸逐渐增大，晶粒发生了明显的再结晶，且析出了大量的MgZn2相。
当退火温度为250℃时，5A06挤压型材的晶粒尺寸达到最大值，为23.5μm，且材料硬度最低，拉伸强度和屈服强度最高，分别为354MPa和308MPa。
在退火温度继续升高时，晶粒尺寸逐渐减小，拉伸强度和屈服强度呈下降趋势。
当退火温度达到400℃时，5A06挤压型材的晶粒尺寸最小，为4.6μm，但拉伸强度和屈服强度也最低，分别为235MPa和194MPa。
综合分析，退火温度对5A06挤压型材的性能有着显著的影响。
在250℃时，5A06挤压型材的性能达到了最佳，是一种适合实际应用的热处理工艺。
这是由于此时材料的晶粒尺寸最大，晶界处的位错容易通过晶界滑移消失，使位错密度减小，进而提高材料的塑性和韧性。
此外，本文还发现，随着退火温度的升高，5A06挤压型材的含氧量逐渐增加，这可能是由于氧化反应在高温下增强引起的。
因此，在实际生产中，应当采取有效的措施防止铝合金零件的氧化。
综上所述，退火温度对5A06挤压型材的组织及性能有着重要的影响。
通过合理选择退火工艺参数，可以获得具有优良性能的铝合金材料，提高其在工程领域的应用价值。
5A06-O铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织分析
搅拌摩擦焊（ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｗｅｌｄｉｎｇ，ＦＳＷ）是 由英国焊接 研 究 所（ｔｈｅ ＷｅｌｄｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＴＷＩ）在 １９９１年申请获得世界专利的新型固相焊接技术［１］。 搅拌摩擦焊接被誉为高质量、低成本的“绿色环保焊 接技术”，是继激光焊以后又一次的革命性的焊接技 术，是一种安全环保的焊接方法，不产生弧光、烟尘、 辐射和噪声 等 危 害，焊 接 的 成 品 基 本 没 有 变 形 和 收 缩，焊后金属没有颜色的变化，达到精准的焊接［２３］。
第１１卷 第４期 ２０１６年２月
中国科技论文 ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲ
Ｖｏｌ．１１Ｎｏ．４ Ｆｅｂ．２０１６
５犃０６犗 铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织分析
赵秋颖１，吴志生１，赵 菲１，柴 斐２，郑会海１
（１．太原科技大学材料科学与工程学院，太原 ０３００２４；２．山西汾西重工有限责任公司，太原 ０３００２７）
地满足水中 兵 器 焊 接 构 件 焊 接 接 头 的 力 学 性 能，本 文主要研究了焊接压力、搅拌头旋转速度、焊接速度 和搅拌针下插深度４个搅拌摩擦焊焊接工艺参数对 厚度为５ｍｍ 的５Ａ０６铝合金试板的接头焊缝组织 的影响情况，为 水 中 产 品 的 搅 拌 摩 擦 焊 接 工 艺 提 供 参考。
航空航天铝合金材的热处理工艺
航空航天铝合金材的热处理工艺航空航天铝合金材料常采用热处理工艺来提高其强度、硬度和耐腐蚀性能。
以下将介绍一种广泛应用于航空航天铝合金材料的热处理工艺——时效处理工艺。
时效处理是航空航天铝合金材料常用的热处理方法之一，其目的是通过在一定温度下保温一段时间，使合金中的析出相细化并均匀分布，从而提高材料的机械性能。
该工艺主要分为两个步骤：首先是固溶处理，即将工件加热至较高温度，使固溶相（固溶体）中的合金元素彻底溶解，形成均匀的固溶溶液；其次是时效处理，即将固溶处理后的材料迅速冷却到室温，并在较低温度下保温一段时间，使合金元素在固溶体中析出并形成细小的析出相。
时效处理工艺的关键参数包括保温温度、保温时间和冷却速度。
保温温度决定了合金元素的析出速度和析出相的尺寸，一般选择在合金元素析出时达到最大溶固溶解度的温度范围内。
保温时间决定了合金元素的析出程度，需根据合金材料的具体要求进行调整。
冷却速度影响合金中析出相的形态和分布，一般要求快速冷却以避免析出相过大而导致材料脆性增加。
时效处理的主要优点是可以显著提高航空航天铝合金的强度和硬度，并保持良好的可加工性。
此外，时效处理还能提高材料的耐腐蚀性能和疲劳寿命。
它广泛应用于航空发动机叶片、飞机结构件、车身外壳等关键零部件的制造中。
综上所述，时效处理是航空航天铝合金材料常用的热处理工艺之一。
通过固溶处理和时效处理这两个步骤，可以使合金中的合金元素均匀分布，并形成细小的析出相，从而显著提高材料的强度和硬度。
时效处理不仅能够满足航空航天领域对材料性能的要求，还能保持良好的可加工性和耐腐蚀性能。
这使得时效处理在航空航天铝合金材料的制造中具有广泛的应用前景。
航空航天行业对材料的要求极高，尤其是航空航天铝合金材料。
这些材料需要具备出色的强度、硬度、耐腐蚀性能和疲劳寿命，以承受各种极端条件和挑战。
为了满足这些要求，航空航天铝合金材料经常通过热处理工艺进行改善。
除了时效处理工艺，航空航天铝合金材料还应用了许多其他热处理工艺，如固溶处理、退火处理和淬火处理等。
热处理对流变压铸铝合金力学性能和显微组织的影响
热处理对流变压铸铝合金力学性能和显微组织的影响陈正周;宋朝辉;罗文博【摘要】采用旋转永磁体搅拌工艺制备半固态A356铝合金浆料并进行流变压铸,研究热处理工艺对流变压铸样件本体力学性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)进行显微组织分析.结果表明:采用T51热处理时,当人工时效时间为3 h时,σb=290 MPa、δ=8.5%,此时δ达到最大值;延长人工时效时间,σb缓慢提高,但是δ下降;采用T6热处理时,当人工时效时间为1 h,σb=310 MPa、δ=16.5%;当人工时效时间4.5 h时,σb=335 MPa、δ=10.5%,此时σb达到最大值,δ达到最小值.T6热处理后,当人工时效时间为1 h,试样断口具有大量的撕裂棱和韧窝,在晶界处产生大量富Si的鹅卵石形状的强化相,当量直径小于4 μm.同时,在α(Al)基体内形成大量富Si和富Mg的GP区和亚稳相,还产生大量直径小于1 μm的Al、Si 和Mg的氧化物,并钉扎在α(Al)基体内,与GP区和亚稳相共同对α(Al)基体起强化作用.%Semisolid A356 aluminum alloy slurry was prepared and rheo-diecasted by rotating permanent magnet stirring process. The effect of heat treatment process on the mechanical properties of rheo-diecasting samples was studied, and microstructure of the samples was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The results show that when T51heat treatment is used, after being artificially aged for 3 h, σbis 290 MPa, δ is 8.5%, at this time, δ value reaches the maximum. When artificial aging time is p rolonged, σbvalue increases slowly, whereas δ value decreases. When T6 heat treatment is used, after being artificially aged for 1 h, σb=310 MPa, δ=16.5%. After being artificial aged for 4.5 h, σb=335 MPa, δ=10.5%, at this time, σbvaluereaches the maximum, whereas δ value reaches the minimum. After T6 heat treatment, and being artificially aged for 1 h, a large number of torn edges and dimples are produced on the sample fracture surface, and a large number of pebble-shape strengthening phases with rich Si are produced at the grain boundaries, whose equivalent diameter is within 4 μm. At the same time, substantial GP zones with rich Si and rich Mg and metastable phases form in α(Al) matrix, and a large number of Al, Si and Mg oxides with diameter less than 1 μm are produced and pinned in α(Al) matrix. These oxides play an important role in strengthening the α(Al) matrix with the GP zones and metastable phases.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2018(028)003【总页数】10页(P518-527)【关键词】A356铝合金;力学性能;显微组织;热处理;流变压铸【作者】陈正周;宋朝辉;罗文博【作者单位】慈溪汇丽机电有限公司,慈溪 315333;慈溪阿尔特新材料有限公司,慈溪 315301;慈溪汇丽机电有限公司,慈溪 315333;慈溪阿尔特新材料有限公司,慈溪315301;北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+1;TG249.9半固态铝合金压铸件或挤压铸件组织比较致密、微观缩松少、尤其是含气量大幅降低，所以能够通过T6热处理来进一步提高力学性能[1−7]。
5A06铝合金筒体水压校形技术研究
5A06铝合金筒体水压校形技术研究
符书豪;戈军委;王聂龙;张书权
【期刊名称】《现代机械》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】某5A06铝合金筒体折弯件成形精度仅可达到直线度≤1 mm/m,全长≤3 mm的工件精度,不能满足使用要求。
通过对水压校形技术的深入研究及分析,采用理论计算、试验及数据分析相结合的方式,完成了水压校形技术的初步研究,有效地对工件的直线度及圆度进行了校形,为类似的工艺提供技术参考。
【总页数】6页(P27-32)
【作者】符书豪;戈军委;王聂龙;张书权
【作者单位】贵州航天天马机电科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG302
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1.筒形三体铝合金艇有限元强度分析
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ＮＯ ． Ｖ ２ ０ ０ ６
文章编 号 ： ０ ４— ６ ９ ２ Ｏ ） １ ９ ８— ７ １ ０ ０ ０ （Ｏ ６ １ —１ ３ ０
喷射沉积 ５ ０ Ａ ６铝 合 金 热 压 缩 变 形 的流 变 应 力行 为①
王 战 锋 ，张 辉 ，张 昊 ，陈 振 华
（ 湖南 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，长 沙 ４ ０ ８ ） １ ０２
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关 键 词 ：喷射沉积 ； Ａ ６铝合金 ； ５ｏ 热压缩变 形；流变应力 ；本构 方程
中 图 分 类 号 ： Ｇ１６ Ｔ ４
文献 标识 码 ： Ａ
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维普资讯
第 １ 第 １ ６卷 １期
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ １ １ １ ．１
中 国 有 色 金属 学 报
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２０ ０ ６年 １ １月
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喷射 沉 积坯 是 一 种 松 疏 的 多子 非 连 续 体 材 料 ， Ｌ 通常含有 一 定量 的孔 隙，颗 粒 与沉 积 层边 界 也 存 在
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摘 要 ： 采用 Ｇｅｂ 一 ５０ ｌ ｌ １０ 热模拟机对喷射沉积 ５ ０ 铝合金进行等 温热压缩实验 ， ｅｅ Ａ６ 变形 温度为 ３０ ５０ ， ０ ０ ℃
应 变 速 率 为 ５ ０ ～ ５ ０ １ｓ 。 ×１ ×１ － ＿ ，最 大 变 形 程 度 为 ５ 。 果 表 明 ：喷 射 沉 积 ５ ６铝 合 金 热 压 缩 变 形 流 变 应 ０ 结 Ａ０ 力 受 变 形 温 度 和 应 变 速 率 的强 烈 影 响 ， 以 用 Ｚ ｎｒＨｏｌｍｏ 可 ｅｅ－ ｌ ｏ ｎ参 数 的 双 曲 正 弦 函数 形 式 进 行 描 述 。在 本 研 究 条 件 下 ，喷 射 沉 积 ５ ０ Ａ ６铝合 金 热 压 缩 变 形 时 的 热 变 形 激 活 能 Ｑ 及 应 力 指 数 均 随 着 应 变 的 增 加 而 减 小 。根 据 Ｚ ｎ ｒＨｏｌｍｏ ｅ ｅ－ ｌ ｏ ｎ本 构 方 程 得 出 的流 变应 力拟 合值 与 实 测值 吻 合 较 好 。