合金铝管质量控制行为采用轻量化构件是减小能源消耗和环境污染,实现可持续发展的重要途径之一。空心铝合金型材作为典型的轻量化构件在轨道交通、车辆船舶、建筑结构以及航空航天等领域被广泛使用,而包括热塑性变形和…
合金铝管质量控制行为 采用轻量化构件是减小能源消耗和环境污染,实现可持续发展的重要途径之一。空心铝合金型材作为典型的轻量化构件在轨道交通、车辆船舶、建筑结构以及航空航天等领域被广泛使用,而包括热塑性变形和固态焊合两个物理现象的分流挤压工艺是制备空心铝合金型材的关键技术。近年来,随着我国高速列车的快速发展,高速列车车体用高性能大规格复杂截面空心铝合金型材的需求与日俱增。高速列车的高速性、轻量化、舒适性和安全性等特点对高速列车车体铝合金型材在结构、功能和性能等方面与常规轨道交通车体铝合金型材相比存在根本性的不同,这对铝合金型材的微观结构和性能,尤其是焊缝质量,提出了苛刻的技术要求。随着全球经济和科学技术的迅猛发展,环境污染、生态失衡、资源枯竭以及能源消耗剧增等问题日益凸显,如何实现可持续发展成为全人类所面临的共同问题。然而,仍存在几个关键问题亟待研究和解决:(1)固态焊合过程的物理模拟方法、焊合界面结合程度与界面性能的定量表征方法、固态焊合条件与界面结合程度的定量关系。(2)分流挤压焊合工艺中纵向焊缝、横向焊缝和缩尾缺陷的形成与演变、微观结构、抗腐蚀性能以及其对挤压型材力学性能的影响规律。(3)分流挤压模具结构和工艺参数与分流挤压焊合行为、焊缝微观组织结构及型材力学性能的内在联系以及焊缝质量的控制方法。(4)挤压焊合过程中的固态焊合机理、焊缝微观结构与界面结构的动态演变及其对型材焊缝质量的影响规律。(5)具有普适性的分流挤压型材焊缝质量定量评估方法。针对上述亟待解决的关键问题,本文开展的主要研究工作和取得的研究成果如下:(1)提出了等温热压缩焊合与常规等温热压缩对比研究的新思路,研究了6063铝合金材料在673 K-803 K的变形温度范围和0.001 s-1-10 s-1的应变速率范围内的热变形和固态焊合行为。研究了在不同变形温度和应变速率下进行热变形和固态焊合时材料的晶粒结构、晶界特征、织构以及焊合界面结构的演变规律。提出了一种表征界面结合率的方法,并建立了界面结合率与变形温度和应变速率的定量关系。研究了变形温度和应变速率对材料显微硬度和剪切强度的影响规律。提出了能够反映焊合界面结合程度的界面性能特征参数。
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