超聲高速合金鋁管加工 采用"回"字形加工路徑對退火態(tài)Ti-6Al-4V合金進(jìn)行超聲表面滾壓加工(USRP),使用光學(xué)顯微鏡、透射電鏡、顯微維氏硬度計、X射線殘余應(yīng)力分析儀、表面三維形貌儀等設(shè)備對USRP后合金的顯微組織和表面完整性進(jìn)行表征。結(jié)果表明:USRP后Ti-6Al-4V合金表面形成了厚度約300μm的塑性變形層,塑性變形層的表面為等軸納米晶層,次表面為晶粒取向一致的長條狀納米片晶層;USRP后Ti-6Al-4V合金的顯微硬度最高達(dá)到390 HV,表面粗糙度由0.76μm減小為0.23μm。隨著距表面距離的增大,合金的殘余壓應(yīng)力先增大后減小同時發(fā)現(xiàn),2A12合金撞擊坑附近存在高密度的蜷線位錯和大量的滑移線,7A09合金撞擊坑附近位錯密度較大并有位錯纏結(jié),表明高速撞擊導(dǎo)致的加工硬化是鋁合金塑性降低的原因;加工硬化與撞擊坑引起的承載面積減小是導(dǎo)致鋁合金強度變化不大的兩個矛盾因素。本文研究了2A12合金及7A09合金的高速撞擊損傷行為,采用Ansys Auto DYN軟件對高速撞擊裝置進(jìn)行數(shù)值模擬并確定試驗參數(shù),利用金相顯微鏡、體式顯微鏡、激光測距儀和電子拉伸試驗機研究了高速撞擊后鋁合金機械損傷和力學(xué)性能,利用X射線衍射儀、透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡探討了鋁合金高速撞擊損傷機制和拉伸斷裂行為。高速撞擊后,鋁合金試樣的拉伸斷口位置與撞擊坑的深度、直徑及撞擊坑位置有關(guān)。隨試樣上斷裂處撞擊坑深度與原始試樣厚度的比值和撞擊坑直徑與原始試樣寬度的比值增加,鋁合金延伸率減小,屈服強度和抗拉強度均無顯著變化。撞擊坑是鋁合金發(fā)生拉伸斷裂的裂紋源。拉伸斷口存在大量韌窩和撕裂棱,是韌性斷口研究表明,直徑為4mm的鋁合金入射彈丸以3~4km/s的速度撞擊厚度為2mm的鋁合金前板后,穿孔產(chǎn)生的碎片云高速撞擊平行排布的厚度為5mm的鋁合金試樣,前板與試樣間距為100mm,能夠保證在試樣不發(fā)生穿孔和后表面層裂的前提下,獲得撞擊坑尺寸及分布不同的鋁合金試樣。采用AUTODYN軟件進(jìn)行了彈丸形狀對超高速正撞擊厚合金鋁靶成坑過程影響的數(shù)值模擬。給出了二維及三維模擬的結(jié)果。研究了在相同質(zhì)量和速度的條件下,不同形狀彈丸長徑比、撞擊方向等對超高速撞擊厚合金鋁靶所產(chǎn)生彈坑的損傷特性尺寸和成坑形狀的影響,并與球形彈丸撞擊所產(chǎn)生的坑進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:彈丸的長徑比越大,彈丸的撞擊成坑深度越大;非球彈丸的形狀和撞擊方向不同,成坑的形狀和損傷的特征尺寸是不同的。
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