7系铝合金的动态力学性能
6系与7系铝合金 焊接强度
6系与7系铝合金焊接强度
6系铝合金和7系铝合金都是常见的铝合金材料，在焊接强度方面有所差异。
6系铝合金（如6061和6063）具有较高的焊接强度。
这些合金由于含有较高的硅和镁成分，能够形成细小的Mg2Si相，在焊接过程中，这些相能够有效地弥散应力和提高焊接接头的强度。
此外，6系铝合金还具有较好的可塑性和变形能力，可用于多种焊接工艺，如TIG、MIG和电阻焊等。
7系铝合金（如7075和7475）具有更高的强度和硬度，但它们的焊接强度相对较低。
这是由于7系铝合金含有较高的锌和铜成分，这些元素会使合金在焊接过程中变脆，容易导致热裂纹和脆性断裂。
因此，焊接7系铝合金时需要采取特殊的工艺和控制焊接过程的参数，以提高焊接接头的强度。
总的来说，6系铝合金在焊接强度方面相对较好，适用于多种焊接工艺和应用。
而7系铝合金焊接强度较低，需要采取特殊的措施，以确保焊接接头的强度和质量。
1系—7系铝合金简单介绍带您走进铝合金的大家族
1系—7系铝合金简单介绍带您走进铝合金的大家族1系：特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途。
2系：特点：:以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。
如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。
2014合金用天航空工业，强度高。
2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。
2014可热处理强化。
缺点：晶间腐蚀倾向严重。
应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。
3系：特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。
塑性好。
（接近超铝合金）。
缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。
退火时容易产生粗大晶粒。
应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。
4系：以硅为主，不常用。
部分4系可热处理强化，但也有部分4系合金不可热处理化。
5系：特点：以镁为主。
耐耐性能好，焊接性能好，疲劳强度好，不可热处理强化，只能冷加工提高强度。
应用范围：割草机的手柄、飞机油箱导管、防弹衣。
6系：特点：以镁和硅为主。
Mg2Si为主要强化相，目前应用最广泛的合金。
6063、6061用的最多、其它6082、6160、6125、6262、6060、6005、6463。
6063、6060、6463在6系中强度比较低。
6262、6005、6082、6061在6系中强度比较高。
旋风二号中端的架子就是6061 特性：中等强度，耐腐蚀性能好，焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧化着色性能好。
应用范围：交能工具（如：汽车行李架、门、窗、车身、散热片、间箱外壳）7系：特点：以锌为主，但有时也要少量添加了镁、铜。
其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度。
1-7系铝合金性能汇总情况
/nΩ·m·K-1
电极电位
/V
状态
20℃
状态
20℃
3003
O
50
O
34
0.1
-0.83
H12
42
H12
41
H14
41
H14
42
H18
40
H18
43
3004
O
42
O
41
0.1
-0.84
3105
O
45
O
38.3
0.1
-0.84
3A21
O
50
34
0.1
-0.85
H14
41
H18
40
4xxx合金
966(250℃)
1008(300℃)
T6：164(25℃)
168(100℃)
172(200℃)
177(300℃)
181(400℃)
505-515
2A70
798(100℃)
840(150℃)
840(200℃)
882(250℃)
924(300℃)
966(400℃)
T6：143(25℃)
147(100℃)
510-520
540
2A14
638
510
840(100℃)
T6：160(25℃)
499-505
509
515
2A16
T6：138(25℃)
143(100℃)
147(200℃)
156(300℃)
528-540
547
545
2A17
756（50℃）
T6：130(25℃)
7系铝合金性能汇总
7系铝合金性能汇总首先，7系铝合金具有较高的强度。
在常规状态下，其抗拉强度达到600MPa以上，居于铝合金中的前列。
这种高强度可以满足对材料强度要求较高的工程应用，例如航空航天领域的飞机机身、发动机零件等。
同时，7系铝合金的屈服强度也较高，通常在300-500MPa之间，能够有效抵抗外部载荷引起的变形和形变。
其次，7系铝合金具有良好的热处理性能。
通过热处理可以显著提高7系铝合金的强度和硬度，同时提高其耐腐蚀性能。
常用的热处理方法包括时效处理、人工时效处理和自然时效处理。
通过不同的热处理方法，可以得到不同的组织结构和力学性能，以满足不同应用的要求。
第三，7系铝合金具有较好的耐腐蚀性能。
由于其含有锌和镁等合金元素，能够形成稳定的氧化膜，提高其抗腐蚀性能。
因此，7系铝合金在恶劣的外部环境条件下，如海水、酸性或碱性环境中，仍能保持较好的性能表现。
这使得7系铝合金在船舶、海洋工程等领域得到了广泛应用。
第四，7系铝合金具有良好的焊接性能。
不同于其他铝合金，7系铝合金的热影响区对焊接过程的影响较小，焊接后的性能保持相对稳定。
这使得7系铝合金可以通过焊接方式进行加工和连接，满足工程上的设计要求。
第五，7系铝合金具有较低的密度。
相比于钢材和其他金属材料，铝具有更低的密度，可以减轻结构的自重。
在航空航天和汽车领域，重量的减轻对提高燃油效率和综合性能至关重要。
因此，7系铝合金的低密度使其成为重要的选材之一综上所述，7系铝合金具有较高的强度、良好的热处理性能、优异的耐腐蚀性能、良好的焊接性能以及低密度等特点。
这些性能使得7系铝合金在各个领域都有广泛的应用前景。
然而，7系铝合金也存在一些问题，如难以加工和成型、较高的成本等，需要与其它材料相结合使用，以充分发挥其优势。
1-7系铝合金性能汇总情况
O：34；T3、T36、T351、T361、T4：57；T6、T81、T851、T861：45
各种状态：0.1
T3、T4、T361：-68；T6、T81、T861：-0.80
2036
O：50；T4：41
O：33；T4：42
966(250℃)
1008(300℃)
T6：164(25℃)
168(100℃)
172(200℃)
177(300℃)
181(400℃)
505-515
2A70
798(100℃)
840(150℃)
840(200℃)
882(250℃)
924(300℃)
966(400℃)
T6：143(25℃)
147(100℃)
2219
643
543
864
O:170
T31、T37：116
T62、T81、T87：130
535
543
545
2319
643
543
864
O:170
2618
638
549
502
875
T61：146
530
550
2A01
924
T4：122
495-505
535
2A02
840(100℃)
T6：135
495-505
515
T4：55
2A06
T6：61
2A10
T6：50.4
2A11
O：45；T4：30
O、T4：54
2A12
O：50；T4：30
7系铝合金热处理
7系铝合金热处理
7系铝合金是一类具有高强度、较好的冲击韧性和疲劳强度的
铝合金。
常见的7系铝合金有7075、7050、7049等。
对于7系铝合金的热处理，常见的有时效处理和加速时效处理。
1. 时效处理（T6处理）：首先进行固溶处理，即将合金加热
至固溶温度（通常在480℃左右），使合金内部的溶解相均匀
分布。
然后快速冷却至室温，以固定合金的状态。
紧接着，将合金再次加热至较低的时效温度（通常在120~180℃之间），
保持一定时间，使固溶相逐渐析出，形成细小的沉淀相。
这样能够大大提高合金的强度和硬度，同时不会显著降低韧性。
2. 加速时效处理（T76处理）：加速时效处理是对时效处理的
改进。
在固溶处理后，将合金迅速冷却至低于室温（通常在-70℃左右），然后再加热至较低的时效温度进行时效处理。
这种处理方法能够更加充分地析出固溶相，形成更细小的沉淀相，进一步提高合金的强度和硬度。
同时，由于迅速冷却的存在，还能改善合金的冲击韧性。
总的来说，7系铝合金的热处理可以通过时效处理和加速时效
处理来提高合金的强度、硬度和冲击韧性。
根据具体的应用要求和合金种类，可以选择合适的热处理方法。
7系铝合金化学成分
7系铝合金化学成分
7系铝合金化学成分
7系铝合金是一种高强度、高韧性的铝合金材料，主要由铝、锆、铜、镁、锂等元素组成。
其中，铝的含量占比较大，一般在80%以上。
锆的添加可以提高合金的强度和耐腐蚀性，铜的添加可以提高合金的强度和导电性能，镁的添加可以提高合金的韧性和焊接性能，锂的添加可以提高合金的强度和塑性。
此外，7系铝合金中还可能添加其他元素，如锰、硅、铁、钛等。
锰的添加可以提高合金的强度和耐蚀性，硅的添加可以提高合金的强度和抗氧化性，铁的添加可以提高合金的强度和耐磨性，钛的添加可以提高合金的强度和耐高温性能。
总的来说，7系铝合金化学成分的设计要根据具体应用要求进行选择和调整。
在工业制造领域，7系铝合金常被用于制造航空航天器、汽车轮毂、高速列车车体等高强度、轻质结构件。
简单介绍1系2系3系4系5系6系7系铝合金的不同
简单介绍1系2系3系4系5系6系7系铝板的不同现在铝合金在市场上应用很广，工业用铝，建筑用铝，冲压用铝，甚至航天产业也用到了铝合金，那这些不同牌号的铝合金有什么不同呢，今天就做个简单的介绍；1系铝板特点：含铝99.00%以上，导电性有好，耐腐蚀性能好，焊接性能好，强度低，不可热处理强化。
应用范围：化学工业及特殊用途。
化工设备（1060），工业装置与贮存容器（1100）2系铝板特点：以铜为主要合元素的含铝合金。
也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。
缺点：晶间腐蚀倾向严重。
应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。
3系铝板特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好，塑性好。
缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度，退火时容易产生粗大晶粒。
应用范围：空调，冰箱，车底等需要防锈的外壳，飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。
4系铝板特点：以硅为主，不是常用铝合金。
部分4系可热处理强化，但也有部分不可热处理化。
应用范围：属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;5系铝板特点：以镁为主。
耐耐性能好，焊接性能好，疲劳强度好，不可热处理强化，只能冷加工提高强度。
应用范围：在航空方面，比如飞机油箱、导管、防弹衣。
6系铝板特点：以镁和硅为主。
Mg2Si为主要强化，中等强度，耐腐蚀性能好，焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧化着色性能好。
是应用比较广泛的合金。
应用范围：交通运输工具（如：汽车行李架、门、窗、车身、散热片、间箱外壳）7系铝板特点：以锌为主，但有时也要少量添加了镁、铜。
其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度。
挤压速度较6系合金慢，焊接性能好。
应用范围：航空方面（飞机的承力构件、起落架）、火箭、螺旋桨、航空飞船。
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摘要材料在复杂的服役环境中可能受到各种不同载荷的作用，对材料在不同加载条件下力学行为的研究是完善材料开发、应用以及进行新材料及结构设计的基础。
目前，国内对7005 铝合金的研究尚处于初级阶段，对于这类新型高性能铝合金在动态加载条件下的力学行为研究仍然十分匮乏。
另外，作为目前研究材料动态力学行为最为常用的实验设备——分离式霍普金森压杆（SHPB）和分离式霍普金森拉杆（SHTB）。
本实验研究热处理之后的七系铝合金的动态力学性能。
首先对7005铝合金分别进行固溶，时效，回归，再时效等不同的热处理工艺在动态应变下力学行为和响应，采用分离式Hopkinson 压杆装置对7005 铝合金试件分别进行动态压缩，利用光学显微镜对压缩后试件进行了微观组织观察。
最后结论发现试件在固溶时效。
回归温度180℃升温10min保温30min 时在应变为0.013 时才到达应力123.6MPa。
（应力随应变变化的最快，但是达到的最大应力在所有试验中时最小的）。
关键词动态加载; 分离式霍普金森压杆; 七系铝合金; 微观组织AbstractMaterials will be subjected by various loads in complicated application environment; so,studying the mechanical properties of the materials under different loading conditions is the basis for application and design of the materials. At present, the research on 7005 aluminum alloy is just at the starting stage in China, and the research on the mechanical behaviors of 7005 aluminum alloy under different loading conditions is still very scarce. Meanwhile, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) and the split Hopkinson tensile bar (SHTB) are the most commonly used test equipments of dynamic mechanics. The dynamic mechanical properties of the seven-series aluminum alloy after heat treatment were studied. Firstly, 7005 aluminum alloy was subjected to different heat treatment processes, such as solid solution, aging, regression and re-aging, respectively. Under dynamic strain, the 7005 aluminum alloy specimens were dynamically compressed by separate Hopkinson bar, The microstructures were observed after compression. Finally, the specimen in solid solution, and the regression temperature 180 ℃（Warming up for ten minutes Hold for ten minutes）shows that the stress reaches 123.6MPa when the strain is 0.013 . (Stress is the fastest change with strain, but the maximum stress reached is the smallest in all trials).Key words dynamic loading; separate Hopkinson pressure bar; 7××× aluminum alloy; microstructure目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 铝元素简介 (3)1.2.1 一系到六系铝合金简介 (3)1.2.2 七系铝合金发展概述 (4)1.3 铝合金的热处理工艺 (4)1.3.1 铝合金固溶工艺 (5)1.3.2 铝合金时效工艺 (5)1.3.3 热处理时的沉淀顺序 (7)1.4 铝合金显微组织 (7)1.4.1 7xxx系铝合金显微表征技术 (7)1.4.2 7 xxx系铝合金缺陷及研究方向 (8)1.5 霍普金森杆技术综述 (8)1.5.1 霍普金森杆装置的构造 (8)1.5.2 霍普金森杆装置实验的原理 (9)1.5.3 霍普金森杆实验的要求 (9)1.5.4 霍普金森杆的国内外研究现状 (10)1.6 7xxx系铝合金动态力学性能研究的意义 (11)2 实验部分 (12)2.1实验材料的准备 (12)2.2 7005铝合金的热处理 (12)2.2.1固溶处理 (13)2.2.2回归再时效处理 (13)2.3 试件霍普金森杆实验 (14)2.3.1 实验材料的准备 (14)2.3.2 实验装置的连接 (14)2.3.3 应变片的粘贴与连接 (14)2.3.4 计算机上调试软件 (16)2.3.5 冲击试样和操作时注意事项 (18)2.4 波形分析的计算机操作 (18)2.4.1 波形的预处理 (18)2.4.2 软件分析波形 (19)2.5 切试件磨金相 (20)3 分析与讨论 (21)3.1 流动应力分析 (21)3.1.1 固溶和时效对动态力学性能的影响 (21)3.1.4回归180℃对动态力学性能的影响 (24)3.2 微观组织分析 (25)4 结论 (29)5 致谢 (30)参考文献 (31)附录A (33)附录B (40)1 绪论1.1 课题研究背景材料的力学性能是十分复杂的,它依赖于许多因素。
不仅与材料本身的内部构造有关,而且与外部加载条件如加载速率、加载的大小有关。
同时还受加载时的环境因素如温度、湿度以及围压等的影响。
其中加载速率的影响是很重要的,许多材料在动态加载作用下的响应行为,与其在静态加载条件下的响应行为相差很大。
不同的实验装置用于研究材料在不同应变率下的力学性能。
以研究材料的压缩力学性能为例,液压伺服式材料试验机可以提供100一S-1以下应变率的准静态加载条件。
落锤压缩实验技术具有在中等应变率(100一102, S-1)条件下产生高加载的能力。
分离式HoPkisnonn压杆实验技术被认为是获得材料在102一104S-1了高应变率范围内应力应变关系的最主要实验手段[1]。
轻气炮加载和平面波发生器可以获得了104 S-1以上超高应变率的动态加载。
分离式HoPkisnon压杆实验技术填补了准静态加载与超高应变率加载之间的部分空缺应变率范围,这个范围恰好包括了流动应力随应变率变化发生转折的应变率。
因此,分离式Hopkisnon压杆实验技术已经成为研究材料动态压缩力学性能一个最基本的实验手段[2]。
霍普金森压杆的雏形是在1914年由HoPkisnon提出来的,当初只能够用来测量冲击载荷下的脉冲波形。
1949年Kolsky对该装置进行了改进,将压杆分成两截,试件置于其中,从而使这一装置可以用于测量材料在冲击荷载下的应力应变关系。
由于这一装置采用了分离式结构,因而被称为分离式Hopkinson压杆,简称SHPB(splitHopkinsonPressureBar)[3]。
SHPB实验技术的核心是两个基本假定,即:一维性假定和均匀性假定。
根据一维性假定,可以通过一维弹性波理论推导出实验材料的应力一应变一应变率关系的基本公式;根据均匀性假定,可以进一步简化这一基本公式。
在最初的二十年里,人们围绕这项实验技术的两个基本前提:一维应力波的传播和试样处于均匀的受力和变形状态,进行了较为全面的研究论证,建立了有关试样的设计原则和数据处理的修正方法。
Dva15E.D.等综合考虑均匀性假定、惯性效应和摩擦效应的影响,认为SHPB实验中试样的最佳长径比(试样厚度与直径之比)应为0.5[4]。
BerhtolfL.D.针对有限长弹性杆中弹性波的传播进行了二维数值分析,并对实验结果进行了数值修正。
由于过去研究的材料大多为金属等内部组织很均匀的材料,以上两个基本假定还是比较容易满足的。
然而,目前我们更需要研究的是一些比较特殊的材料。
如岩石、装甲陶瓷等破坏应变很小的脆性材料;泡沫塑料、硅橡胶等波阻抗很低的软材料;以及不仅脆而且内部组分复杂、均匀性极差的混凝土材料等等。
利用传统的SHPB实验技术来研究这些材料的动态力学性能时将会遇到许多棘手的问题。
首要的问题是实验中均匀性假定是否仍然成立。
周风华等曾就这一问题做过专门的讨论[5],并将这种不均匀性分为“时间不均匀性”和“空间不均匀性”,提出了简单时间平移法及三波法计算公式。
刘剑飞等在此基础上,针对多孔介质进一步提出了不均匀时间平移法及相应的三波计算公式。
宋博等又将其发展为既适用于多孔介质,又适用于一般材料的解藕的数据处理方法。
然而,这类修正方法通常给数据处理带来相当的复杂性,而且还可能引起新的误差。
因此,如果使用SHPB实验技术测试材料高应变率下的动态压缩力学性能,应该首先从实验技术上加以改进,使之满足其前提条件。
其次,在以往的SHPB实验中对试样的常应变率加载问题也一直未能引起足够的关注。
应变率是界定材料动态性能的一个关键参量。
aSmanta5.K.[6]等的研究表明,常应变率状态还是防止二维效应的一个重要条件(另一个条件就是合理的试样尺寸)。
反射波反映了试样中应变率的状态,平的反射波形意味着常应变率加载,对应的应变时程曲线呈线性变化。
传统的SHPB技术采用直接加载,入射波形是一不可调的方波,反射波的波形受入射波和透射波的制约,也是不可调的。
因此很难有效地控制加载过程的应变率情况,尤其是获得常应变率状态。
另外,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对一些软材料进行测试时,由于软材料的波阻抗很低,约比压杆的波阻抗小2个量级。
因此进入输出杆中的透射波远小于入射波的幅值,与外界的干扰信号处于同一个量级,此时已经无法采用常规的电阻应变片来进行测量。