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5083鋁合金無(wú)縫鋁管是典型的Al-Mg系合金,具有高的物理性能和機(jī)械強(qiáng)度,并有優(yōu)良的可加工性、抗腐蝕性、可焊接性及低廉的價(jià)格等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于航天、航空,船舶等行業(yè)。本文以該合金為研究材料,嘗試著采用激光連接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的擴(kuò)散連接并結(jié)合超塑成形的組合技術(shù)成形鋁合金的多層結(jié)構(gòu)。FSP加工對(duì)5083-H321鋁合金板材的耐磨性有明顯的改善作用。 3.研究了5083-H321鋁合金板材與FSP處理后板材試樣磨損表面與磨屑的形貌特征,并對(duì)摩擦磨損過(guò)程中的作用機(jī)制進(jìn)行了探討。兩者的磨損面均出現(xiàn)了磨溝、翻邊、凹坑、裂紋、碎屑等形貌特征；其中5083-H321鋁合金板材的碎屑含量較多,FSP5083鋁合金板材的塑性變形較為嚴(yán)重,磨屑均呈塊狀,磨屑體積隨載荷的增加而增大；通過(guò)能譜分析發(fā)現(xiàn)摩擦副表面發(fā)生了氧化,以及出現(xiàn)了試樣對(duì)摩擦對(duì)偶的粘附現(xiàn)象。磨損的主要作用機(jī)制為粘著磨損、磨粒磨損和疲勞磨損。 4.探明了FSP對(duì)5083-H321釩合金板材組織特征的影響規(guī)律,并對(duì)其成形機(jī)理進(jìn)行了分析。FSP5083鋁合金的成形性良好,無(wú)孔洞、裂紋等缺陷存在,由于熱-力作用的差異,FSP5083鋁合金組織可分為攪拌區(qū)、熱力影響[區(qū)、熱影響區(qū)和軸肩作用區(qū)等四個(gè)區(qū)域,各區(qū)具有不同于5083鋁合金板材的組織特征,其中軸肩作用區(qū)的晶粒較5083-H321鋁合金出現(xiàn)了明顯的細(xì)化；5083-H321鋁合金無(wú)縫鋁管主要含有黃銅織構(gòu){110}-112和S織構(gòu){123}634等織構(gòu)組分,經(jīng)FSP處理后,織構(gòu)主要轉(zhuǎn)變?yōu)閧11-2}1-10取向,同時(shí)在與板材軋面平行的摩擦面中為此,本文詳細(xì)地對(duì)5083鋁合金無(wú)縫鋁管的超塑性及其變形機(jī)理、熱成形性能、激光焊接性能等方面進(jìn)行了研究,確定了使該合金獲得良好熱變形性能和焊接性能的工藝條件。

細(xì)晶5083鋁合金薄板的極限拉深比(LDR)隨凹模溫度的升高而明顯增大,當(dāng)凹模溫度達(dá)到275℃時(shí), LDR達(dá)到最大值2.9;當(dāng)在較佳的凹模溫度和不同的拉深速度下進(jìn)行拉深時(shí),細(xì)晶5083鋁合金非等溫拉深工藝在一定的拉深速度范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)變速率不敏感,當(dāng)拉深速度≤2mm/min時(shí)均能拉深成功。 利用3kW的CO2激光器對(duì)細(xì)晶5083鋁合金無(wú)縫鋁管進(jìn)行了激光穿透焊實(shí)驗(yàn)研究,接頭分別采用對(duì)接和搭接兩種形式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了兩種接頭下的最佳焊接工藝參數(shù)和接頭的顯微硬度分布規(guī)律。無(wú)縫鋁管對(duì)對(duì)接焊試樣進(jìn)行高溫拉伸結(jié)果表明:焊縫強(qiáng)度高于母材,破壞位置出現(xiàn)在母材一側(cè)。對(duì)對(duì)接焊板材在500℃進(jìn)行了自由脹形實(shí)驗(yàn),得到了相對(duì)脹形高度為0.59的脹形件。從而為激光連接+超塑成形(LBW+SPF)組合技術(shù)成形鋁合金的多層結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)。 初始的商業(yè)5083鋁合金無(wú)縫鋁管晶粒比較粗大,其平均晶粒尺寸遠(yuǎn)大于10μm,通過(guò)熱機(jī)械處理法獲得了平均晶粒尺寸為3μm的細(xì)晶板。采用透射電鏡對(duì)細(xì)晶5083在150～300℃溫度范圍內(nèi)的退火組織演變進(jìn)行了研究。確定了對(duì)組織超塑性有利的合適的退火溫度為250℃。