目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)使用傳統(tǒng)鋼鐵已經(jīng)變得越來(lái)越少，主要是因?yàn)?，在汽?chē)行業(yè)，使用鋁的頻率越來(lái)越高。與鋼鐵相比，鋁合金解決方案，可顯著減輕重量，不再僅用于高檔車(chē)輛，而且也用于中檔車(chē)輛。另外，越來(lái)越多的車(chē)輛部件由鋁制成。其次，傳統(tǒng)鋼材已被新型高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼板取代這種鋼材比標(biāo)準(zhǔn)鋼材具有更大的重量節(jié)省潛力。

1 超高強(qiáng)度鋼與超高強(qiáng)度鋁合金的比較[1]

超高強(qiáng)度鋼在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面符合汽車(chē)行業(yè)的需求。這些超高強(qiáng)度鋼正在為鋁工業(yè)建立新的目標(biāo)。來(lái)自6000系列的超高強(qiáng)度鋁合金很容易達(dá)到400MPa的屈服強(qiáng)度，超高強(qiáng)度鋼具有1100MPa的較高屈服強(qiáng)度。但鋁合金更輕更能引發(fā)主機(jī)廠的需求增加。新一代超高強(qiáng)度鋁合金成為汽車(chē)制造商的超高強(qiáng)度鋼真正替代品。7000系列的鋁合金主要與鋅混合并含有較少量的鎂和銅，可硬化且非常堅(jiān)硬。該系列中最受歡迎的合金7050和7075，已經(jīng)廣泛用于航空和航天領(lǐng)域，例如飛機(jī)機(jī)翼。汽車(chē)行業(yè)也開(kāi)始使用。

鋁合金作為特殊材料，用作車(chē)輛B柱的加固，例如，由7000鋁合金系列制成的部件可以比超高強(qiáng)度鋼更容易地集成到鋁結(jié)構(gòu)中，超高強(qiáng)度鋁合金的加工類(lèi)似于超高強(qiáng)度鋼，在處理超高強(qiáng)度鋁合金時(shí)遇到一些挑戰(zhàn)。與含有鎂和硅的6000鋁合金系列相比，這些合金更難以形成。在鋼鐵行業(yè)也使用一種方法，即熱沖壓方法，也稱(chēng)為沖壓硬化。在加壓硬化期間，通過(guò)將金屬加熱至約500℃來(lái)增加材料的強(qiáng)度。然后在冷卻成形工具中淬火金屬之前進(jìn)行成形。作為這一過(guò)程的結(jié)果，這些部件具有高強(qiáng)度和彈性，并且還具有所需的機(jī)械性能。

除了加壓淬火之外，超高強(qiáng)度鋁合金還可以通過(guò)固溶熱處理和隨后的熱成形進(jìn)行加工。在固溶熱處理過(guò)程中，鋁質(zhì)材料被加熱到500°C左右，這樣所包含的元素就會(huì)移動(dòng)并均勻地分布在基體中。冷卻至室溫后，再將金屬加熱至200-250℃，在烘箱中熱成形，然后成型并冷卻。

超高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋁合金比較的主要標(biāo)準(zhǔn)是所謂的屈服強(qiáng)度。屈服點(diǎn)是描述在發(fā)生塑性變形之前可以施加在材料上的最大載荷的參數(shù)。鋁部件的最終特性取決于之前添加到鋁合金中的熱處理類(lèi)型。7075鋁合金可以在兩種狀態(tài)下獲得，T6和T7。在7075-T6時(shí)，達(dá)到約500MPa的屈服點(diǎn)，而在7075-T7時(shí)約為450MPa。對(duì)于鋁合金，450-500MPa的屈服點(diǎn)已經(jīng)是非常高的值。盡管如此，如果我們考慮相同的產(chǎn)品厚度，超高強(qiáng)度鋼仍然具有1100MPa的屈服強(qiáng)度，其強(qiáng)度更強(qiáng)。超高強(qiáng)度鋁合金的優(yōu)勢(shì)在于其密度：約2.7g/cm3，約為7.8g/cm3的鋼輕約三分之二。因此，隨著厚度的增加，Ultralex等超高強(qiáng)度鋁合金的重量減輕了約17%，并且與超高強(qiáng)度鋼相比具有相同的強(qiáng)度。

就強(qiáng)度和能量吸收而言，發(fā)生碰撞時(shí)的特征，兩種材料的車(chē)輛部件都具有相似性。測(cè)量施加應(yīng)力時(shí)斷裂后材料樣品的長(zhǎng)度。超高強(qiáng)度鋁合金Ultralex的值是15%，這是超過(guò)兩倍高于超高強(qiáng)度鋼（6%）。低延伸率表明材料是相當(dāng)脆弱的。車(chē)輛部件的斷裂伸長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)會(huì)有一個(gè)強(qiáng)度高，一定不能太低也不能太高。

2 激光擺動(dòng)加工對(duì)汽車(chē)鋁合金的焊接[2]

本文的范圍是研究激光焊接的改進(jìn)，通過(guò)光束擺動(dòng)，向量身定制的毛坯部件進(jìn)行焊接，開(kāi)發(fā)不同剛度的鋁合金部件，廣泛用于汽車(chē)行業(yè)。為此，由兩種工業(yè)等級(jí)制成的片材，即不同厚度的AA-6082 T6和AA-5754 H111制成對(duì)接接頭和搭接接頭。在使用和不使用填充焊絲（AA-5556）的情況下來(lái)評(píng)估該技術(shù)。焊接工藝包括無(wú)損檢測(cè)（NDT）和機(jī)械測(cè)試。

結(jié)果表明，在厚度較小的片材內(nèi)，對(duì)接接頭傾向于失效。相反，搭接接頭處的剪切試驗(yàn)突出顯示了在薄板的熱影響區(qū)（HAZ）中的破裂模式。值得注意的是，擺動(dòng)過(guò)程通?？梢栽谂c優(yōu)化的焊接參數(shù)組合時(shí)避免出現(xiàn)孔隙。然而，在搭接接頭中總是檢測(cè)到殘余孔隙度，隨著熔融區(qū)域的大小而變化。

在對(duì)接接頭中，影響孔隙率的因素是激光源功率和填充焊絲量。增加功率并減少填充焊絲量，導(dǎo)致孔隙率降低。過(guò)量的填充焊絲導(dǎo)致熔融浴的較快固化，這阻礙了在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的氣體或金屬蒸氣的排出。這是因?yàn)槲覀冃枰褂酶嗟募す饽芰縼?lái)焊接填充物，從而獲得高質(zhì)量的接頭線。我們以40J/mm（BW）-45J/mm（B）的熱量輸入實(shí)現(xiàn)了降低孔隙率的最佳焊接參數(shù)。在本文研究的參數(shù)變化范圍內(nèi)，對(duì)于對(duì)接接頭，擺動(dòng)變化不影響孔隙度。但是，就質(zhì)量、生產(chǎn)率和效率而言，對(duì)接接頭的最佳參數(shù)是BW，生產(chǎn)率超過(guò)30%，效率比B高出12.5%（表3）。擺動(dòng)效應(yīng)對(duì)于增加搭接接頭強(qiáng)度部分的寬度而不增加穿透深度更為明顯。這對(duì)于在美學(xué)方面具有最佳表面外觀非常有用。此外，由于不可能完全排空在激光工藝過(guò)程中產(chǎn)生的氣體或金屬蒸氣，因此在搭接接頭中殘留的孔隙率仍然存在穿透焊接。剪切試驗(yàn)表明，對(duì)于相同的焊接條件，機(jī)械特征表現(xiàn)出使用填充焊絲的最佳強(qiáng)度。

3 用于汽車(chē)應(yīng)用的5754鋁合金類(lèi)似和不類(lèi)似的超聲波點(diǎn)焊[3]

鋁（Al）合金越來(lái)越多地用于交通運(yùn)輸業(yè)，由于它們的高強(qiáng)度重量比，可以減輕車(chē)輛的重量。這些應(yīng)用不可避免地涉及汽車(chē)5754鋁合金的相似和不相似的連接，制造多材料車(chē)身結(jié)構(gòu)和部件。超聲波點(diǎn)焊（USW）是一種新興且有前途的固態(tài)連接技術(shù)，可適用于連接鋁合金。在這項(xiàng)研究中，5754鋁合金在類(lèi)似的（Al5754-Al5754）和不同的（Al5754-ZEK100鎂合金，Al5754-HSLA鋼）配置下以不同程度的焊接能量進(jìn)行焊接。據(jù)觀察，USW對(duì)界面微觀結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的影響，通過(guò)類(lèi)似焊接動(dòng)態(tài)重結(jié)晶在焊接界面處存在細(xì)晶粒，而在不相似的焊接中形成界面擴(kuò)散層。拉伸搭接剪切強(qiáng)度隨著焊接能量的增加而增加，達(dá)到最佳值，隨著焊接能量的進(jìn)一步增加而下降。不同的Al5754-ZEK100和Al5754-HSLA鋼節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度分別是相似Al-Al節(jié)點(diǎn)的55%和88%。不同的Al5754-HSLA鋼接頭表現(xiàn)出最長(zhǎng)的疲勞壽命，這是由于應(yīng)力集中減少以及由于釬焊效應(yīng)引起的附加強(qiáng)化在熔核邊緣擠出Al-Zn共晶組織。

高功率USW用于在類(lèi)似（Al5754-Al5754）和不類(lèi)似（Al5754-ZEK100鎂合金，Al5754-HSLA鋼）配置中以不同水平的焊接能量連接5754鋁合金。USW對(duì)界面微觀結(jié)構(gòu)具有顯著影響，在類(lèi)似的焊接中通過(guò)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶在焊接界面處形成細(xì)晶粒。在Al-Mg異種合金中形成的含有Al12Mg17相的界面擴(kuò)散層隨著焊接能量的增加而增加。Al-HSLA鋼接頭的界面擴(kuò)散層主要由Al-Zn共晶組織和一些Fe2Al5和FeAl3相組成，隨著焊接能量的增加，Al-Zn共晶體的擠壓使其厚度減小。首先拉伸搭接剪切強(qiáng)度增加，達(dá)到最大值，然后隨著所有焊接接頭中焊接能量的增加而下降。通過(guò)USW，在ZEK100-Al5754異種接頭中約有78%的ZEK100-ZEK100接頭強(qiáng)度和約55%的Al5754-Al5754接頭強(qiáng)度。不同的Al5754-ZEK100和Al5754-HSLA鋼焊接接頭的強(qiáng)度分別是相似的Al5754-Al5754焊接接頭的55%和88%。不同的Al5754-HSLA鋼焊接接頭在所有循環(huán)載荷水平下顯示出最長(zhǎng)的疲勞壽命，這是由于應(yīng)力集中減少以及擠壓出的Al-Zn共晶體在熔核邊緣處的釬焊效應(yīng)引起的附加強(qiáng)化。

本研究中使用的材料是由美國(guó)通用汽車(chē)公司供應(yīng)的1.5mm厚的5754-O鋁合金片，Magnesium International和加拿大滑鐵盧大學(xué)由Magnesium Elektron提供的2.0mm厚的ZEK100-OMg合金片，以及由ArcelorMittal Dofasco提供的1.2毫米厚的熱浸鍍鋅HSLA鋼。焊接采用2.5 kW雙楔形Sonobond MH2016 HP USW系統(tǒng)以20 kHz的能量模式運(yùn)行，8 mm×5 mm的扁平鋸齒焊接頭具有九個(gè)平行以確保在焊接過(guò)程中良好地抓住片材。在焊接之前，使用120號(hào)砂紙稍微研磨片材的表面，然后用丙酮清潔，然后用酒精超聲波清潔以去除潤(rùn)滑劑和碎屑。

4 碳纖維增強(qiáng)塑料，鋁合金和汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋用合金鋼的沖擊試驗(yàn)有限元分析比較[4]

本文介紹了在發(fā)生碰撞時(shí)使用有限元分析（FEA）需要應(yīng)用的最佳材料的重要性，以便使發(fā)動(dòng)機(jī)蓋堅(jiān)固并且安全。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋強(qiáng)度的增加可以使得汽車(chē)司機(jī)更加安全。

使用SolidWorks仿真軟件模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的沖擊測(cè)試。通過(guò)撞擊汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，有4種不同力（870N，1370N，1870N和2370N），采用了3種不同的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋材料（Al6061T6（SS），AISI1045和CFRP-夾層復(fù)合材料）。

Solidworks軟件的功能是快速而精確地設(shè)計(jì)模型。SolidWorks設(shè)計(jì)是基于已經(jīng)選擇的模型或組件定義的3D模型。這種方法是用于機(jī)械工程仿真的常用數(shù)值方法。通過(guò)使用有限元分析（FEA），它可以解決數(shù)學(xué)上困難和耗時(shí)的操作。通過(guò)使用有限元方法可以解決的工程和數(shù)學(xué)物理中感興趣的典型問(wèn)題領(lǐng)域包括結(jié)構(gòu)分析，傳熱，流體流動(dòng)，質(zhì)量傳輸和電磁勢(shì)。

從靜態(tài)分析中，應(yīng)力和位移分析通過(guò)使用有限元分析進(jìn)行數(shù)值研究。它還能夠使用SolidWorks仿真軟件模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的沖擊測(cè)試。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的三種不同材料Al6061 T6（SS），AISI 1045鋼和CFRP夾層復(fù)合材料通過(guò)撞擊汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的四種不同力量進(jìn)行了檢查。已經(jīng)選擇了870N，1370N，1870N和2370N的力進(jìn)行沖擊測(cè)試。此外，成功比較了在最大應(yīng)力和最大位移方面使用不同材料的模擬結(jié)果。與鋼AISI 1045和Al 6061-T6（SS）相比，CFRP-夾層復(fù)合材料具有更高的最大位移值。從這個(gè)結(jié)果可以預(yù)測(cè)CFRP-夾層復(fù)合材料在材料性能方面具有高度的靈活性。因此，從結(jié)果來(lái)看，CFRP-夾層復(fù)合材料和鋼AISI 1045幾乎具有相同的應(yīng)力值。結(jié)果表明，與Al 6061-T6（SS）相比，這兩種材料都具有高屈服強(qiáng)度性能。

5 鑄造汽車(chē)鋁合金在大規(guī)模屈服條件下的疲勞裂紋擴(kuò)展[5]

在250℃下進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，以研究汽車(chē)工業(yè)在高溫下用于汽缸蓋應(yīng)用的材料，大規(guī)模屈服條件下的疲勞裂紋擴(kuò)展。所研究的材料是由Lost Foam Casting（消失模鑄造）生產(chǎn)的鑄造鋁合金AlSi7Cu3Mg（接近于A319）。研究了兩種不同的微觀結(jié)構(gòu)：一種含有大的孔隙，另一種孔隙已通過(guò)熱等靜壓（HIP）去除。已經(jīng)通過(guò)原位表面光學(xué)顯微鏡測(cè)量了不同加載條件下的疲勞裂紋增長(zhǎng)率（FCGR），所有這些都導(dǎo)致了廣義的塑性，并評(píng)估毛孔對(duì)FCGR的影響。與原位觀察結(jié)果顯示，樣品表面和大塊中的孔隙和大的硬質(zhì)顆粒都與裂紋相互作用。FCGR在10-6米和10-4米/周之間似乎主要對(duì)應(yīng)用的應(yīng)變幅度敏感。盡管孔隙促進(jìn)了裂紋萌生和裂紋聚結(jié)，但它們對(duì)穩(wěn)態(tài)FCGR的影響似乎有限，對(duì)穩(wěn)態(tài)FCGR使用能量密度進(jìn)行了分析模擬。

這項(xiàng)研究工作的主要結(jié)論如下：

·裂縫路徑由孔隙全局驅(qū)動(dòng)，局部由多孔材料的硬質(zhì)顆粒驅(qū)動(dòng)。

在無(wú)孔材料中，裂紋路徑僅由裂紋/顆粒相互作用驅(qū)動(dòng)。

·位于大硬質(zhì)顆粒（大于≈100μm）上的裂紋萌生和裂紋聚結(jié)。

·在大規(guī)模屈服的情況下，測(cè)量?jī)煞N材料的裂紋增長(zhǎng)率的較大值：10-6米/周期和10-4米/周期之間。

·由于裂紋/微觀結(jié)構(gòu)的相互作用，實(shí)驗(yàn)裂紋增長(zhǎng)率呈現(xiàn)相對(duì)較大的散射。

·“穩(wěn)態(tài)”疲勞裂紋擴(kuò)展速率似乎對(duì)所施加的應(yīng)變幅度最敏感。

6 針對(duì)汽車(chē)輕量化的先進(jìn)鋁合金開(kāi)發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行服務(wù)測(cè)試[6]

輕量化已經(jīng)使得許多汽車(chē)系統(tǒng)中鋁合金的使用增加，包括動(dòng)力總成，白車(chē)身和懸架。這些應(yīng)用的新合金的適用性服務(wù)認(rèn)證通常需要開(kāi)發(fā)新的測(cè)試方法，以便在測(cè)試長(zhǎng)期材料響應(yīng)的同時(shí)，使測(cè)試組件的實(shí)際溫度和負(fù)載條件受到影響。由于車(chē)輛的典型使用壽命超過(guò)3000小時(shí)，新的測(cè)試方法必須在更實(shí)際的時(shí)間范圍內(nèi)，清楚地表明材料適合于應(yīng)用。使用中子衍射對(duì)蠕變行為進(jìn)行的原位研究，可以很快發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行條件下各個(gè)結(jié)晶面對(duì)施加載荷的響應(yīng)，從而產(chǎn)生關(guān)于目標(biāo)元件預(yù)期壽命的關(guān)鍵信息。這些知識(shí)有助于確定合金的化學(xué)成分和加工條件，從而使制造部件能夠在車(chē)輛的預(yù)期使用壽命中保持熱機(jī)械載荷。兩種基于Al-Si和Al-Cu系統(tǒng)的先進(jìn)鋁合金是這項(xiàng)研究的重點(diǎn)。

本研究旨在通過(guò)應(yīng)用原位中子衍射分析來(lái)研究鑄造鋁合金206的蠕變行為。研究的主要重點(diǎn)在200-250℃的高溫范圍內(nèi)優(yōu)化了合金的性能，并確定了該合金中的蠕變機(jī)理。結(jié)果不是只解釋206鑄造合金的蠕變響應(yīng)，但它們也有助于理解200系列合金的蠕變行為。本研究獲得的蠕變數(shù)據(jù)也與Al-Si合金的蠕變數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。目前的研究可以成為新型工業(yè)合金和應(yīng)用中適用性服務(wù)認(rèn)證的原型，這些合金和應(yīng)用需要在高溫下提高強(qiáng)度和抗蠕變性。

蠕變?cè)囼?yàn)樣品由含有4.5wt%Cu，0.3wt%Mn，0.25wt%Mg和0.22wt%Ti的T7熱處理的鋁合金206加工而成，由ECK工業(yè)公司提供。在加載到測(cè)試溫度之前，機(jī)加工的樣品在200,225和250℃的目標(biāo)溫度下在空氣中穩(wěn)定至少200小時(shí)。樣品的縱軸平行于散射矢量定位，所以應(yīng)變的測(cè)量與所選擇的{111}，{311}，{200}，{220}和{222}晶面的晶體學(xué)反射的拉應(yīng)力平行。

1.206 合金的蠕變行為對(duì)施加的應(yīng)力水平高度敏感。本研究記錄的三個(gè)應(yīng)力指數(shù)（n）水平分別為低，中和高，表明有三種不同的蠕變機(jī)制。

2.活化能的結(jié)果表明，206合金的蠕變速率可能受位錯(cuò)核心擴(kuò)散控制，在80-110 kJ/mol或橫向滑移310 kJ/mol。

3.（200）平面在所有施加的應(yīng)力和溫度下顯示晶格應(yīng)變的最低量，這可能是由于平行于[200]方向的主動(dòng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。

4.在本研究中測(cè)試的206合金與含有Zr，Ti和V的彌散相添加的Al-Si合金之間，在250℃觀察到{111}應(yīng)變水平的顯著差異。熱激活位錯(cuò)滑動(dòng)在減少貢獻(xiàn)中起作用-對(duì)于Al-Cu合金，在225和250℃下{111}和{220}面的強(qiáng)度降低，而對(duì)于Al-Si合金，所有研究的hkl平面幾乎同等地支持施加載荷直至過(guò)渡到第三次蠕變。

5.盡管{111}和{200}的貢獻(xiàn)減少，其他（如{311}，{220}和{222}）的承載能力足以證明總體顯著的蠕變?cè)跍y(cè)試條件下的206合金的抗性。

7 釬焊對(duì)釬焊力學(xué)性能影響的研究一汽車(chē)換熱器用鋁合金[7]

汽車(chē)熱交換器的質(zhì)量在車(chē)輛性能中起著關(guān)鍵作用，因?yàn)樗鼈兇_保了發(fā)動(dòng)機(jī)的完整性，并且在發(fā)生故障時(shí)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械難題。從制造的角度來(lái)看，換熱器結(jié)構(gòu)在控制熱交換器各種損壞模式方面的一般行為會(huì)成為無(wú)可置疑的挑戰(zhàn)（工藝裝配、設(shè)計(jì)等的影響）。特別是通過(guò)采用不同的合金類(lèi)型材料衍變，釬焊操作參數(shù)和部件設(shè)計(jì)勇敢面對(duì)和解決這些挑戰(zhàn)。這就要求不斷需要控制使用條件，并了解釬焊合金機(jī)制，為制造汽車(chē)換熱器提供最佳解決方案。

通過(guò)模擬釬焊以及釬焊后合金的機(jī)械性能，來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在本研究中使用具有不同組份和冶金條件的鋁合金，以理解釬焊對(duì)機(jī)械性能的影響。所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和結(jié)果顯示了釬焊后機(jī)械性能的降低。但有趣的是，所研究的再釬焊合金的機(jī)械性能與第一次釬焊循環(huán)非常相似。

在車(chē)輛中，由于燃料的燃燒或部件之間的各種摩擦，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的溫度升高是不可避免的。如果監(jiān)管不力，后者很快就會(huì)成為嚴(yán)重?fù)p害的來(lái)源。相反，溫度過(guò)低會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能并導(dǎo)致過(guò)早磨損。如此使用也會(huì)導(dǎo)致部件壽命的急劇下降。因此需要良好的溫度調(diào)節(jié)，并且需要使用各種熱交換器。

然而，不管考慮哪種類(lèi)型的交換器，總體結(jié)構(gòu)保持不變。只有構(gòu)件鋁合金的設(shè)計(jì)，構(gòu)件幾何形狀和成分根據(jù)期望的熱容量，熱交換的性質(zhì)以及交換器在發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的位置而變化。因此，取決于實(shí)用性和期望的熱控制，存在不同的類(lèi)型能力。對(duì)于絕大多數(shù)車(chē)輛，發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種換熱器如下：

·冷卻散熱器

·加熱散熱器

·充入空氣冷卻器

·冷凝器

·蒸發(fā)器

在這項(xiàng)工作中，為了研究釬焊冷卻散熱器所用材料的機(jī)械性能，首先必須精確表征。在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)損傷機(jī)制分析裂紋萌生和擴(kuò)展的階段。本章介紹所研究材料的結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)和制造以及測(cè)試樣品的制備。在簡(jiǎn)要描述了機(jī)械測(cè)試和表征技術(shù)之后，描述了監(jiān)測(cè)損傷機(jī)制的方法。

熱交換器的釬焊需要使用鍍覆材料，一方面包括填充金屬，另一方面包括芯合金?？梢蕴砑宇~外的“夾層”層以在腐蝕方面起到犧牲作用。以下部分介紹了本工作中使用的材料的一般特性以及制造和釬焊方法。

簡(jiǎn)要介紹了本研究主題的結(jié)構(gòu)。它們?nèi)坑上嗤男竞辖痤?lèi)型組成，3XXX在釬焊之前的厚度范圍在0.2和0.4mm之間。它們不同于其在空氣側(cè)包層和冷卻劑側(cè)包層上的電鍍。

用于制造散熱器的標(biāo)準(zhǔn)材料是對(duì)稱(chēng)的，由4045個(gè)電鍍層組成，每個(gè)電鍍層占總量的10%厚度。

另一個(gè)由相似的層組成，并且是對(duì)稱(chēng)的。但是，在兩側(cè)總厚度不超過(guò)4045的情況下，內(nèi)部包層或冷卻液側(cè)鍍覆的總厚度為7072的10%，而7072包層是為了提高合金的耐腐蝕性而添加的。它增加了鋅，提高了腐蝕性能。

這些多層結(jié)構(gòu)是通過(guò)不同軋制的方法獲得的。為了獲得厚度和機(jī)械性能，同時(shí)考慮材料的完整性，軋制過(guò)程可以分為三個(gè)不同的階段：

階段1：在第一階段，合金被加熱以使其達(dá)到軋制溫度并釋放殘余應(yīng)力。然后在第二步中，將包層和芯材夾在中間并熱軋至所需的最終厚度。

階段2：不同的鋼錠通過(guò)點(diǎn)焊進(jìn)行組裝，根據(jù)所需的結(jié)構(gòu)，然后熱軋成最終厚度。

階段3：在這個(gè)階段，通過(guò)冷軋減少厚度以獲得期望的厚度值。然后將材料剪切成所需的寬度并纏繞成線圈。

最后，進(jìn)行熱處理以恢復(fù)材料的機(jī)械性能并達(dá)到所需的冶金狀態(tài)。這種狀態(tài)允許在冷卻散熱器管的情況下進(jìn)行理想的成形。該過(guò)程適用于研究并經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單滾動(dòng)過(guò)程的材料。

沒(méi)有形成實(shí)際的銅焊接頭。所有的樣本都沒(méi)有與任何金屬接觸，也沒(méi)有形成釬焊接頭，因?yàn)樗鼈儾粚儆诒狙芯康囊徊糠帧?/p>

釬焊-測(cè)試樣品不經(jīng)過(guò)任何釬焊條件直接進(jìn)行測(cè)試。

釬焊后-測(cè)試樣品通過(guò)無(wú)釬焊條件。

再釬焊后-測(cè)試樣品通過(guò)無(wú)釬焊條件

形成任何釬焊接頭，在室溫下放置3個(gè)小時(shí)，再次通過(guò)釬焊而不形成任何釬焊接頭的條件。之前已經(jīng)提到釬焊過(guò)程具有非常強(qiáng)烈的影響微觀結(jié)構(gòu)以及表面狀況。需要進(jìn)行類(lèi)似于Nocolok焊劑釬焊的熱處理，以獲得代表釬焊交換器管材料的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。

本程序適用于測(cè)試樣品以研究機(jī)械性能，下面將對(duì)其進(jìn)行介紹并進(jìn)行總結(jié)。

樣品材料從卷紙上切下。材料的取樣是通過(guò)大約21英寸的長(zhǎng)方形切片中的剪切器完成的。將樣品裝載到樣品測(cè)試裝置。該設(shè)備被設(shè)計(jì)成一次容納5個(gè)這樣的樣本。帶有樣本的測(cè)試樣本裝置通過(guò)爐子進(jìn)行模擬。

樣品的熱脫脂是通過(guò)在250℃下熱處理實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)行釬焊之前的干燥步驟以除去施加流體時(shí)的任何痕跡。作為噴灑在兩側(cè)的焊劑的下一步應(yīng)用，達(dá)到5g/m 2。釬焊樣品連接到數(shù)據(jù)記錄器，以驗(yàn)證每組樣品運(yùn)行的溫度時(shí)間曲線。

拉力測(cè)試是在法雷奧冶金實(shí)驗(yàn)室的MTSAlliance RT/50機(jī)器上進(jìn)行的，該機(jī)器配備了30kN的力傳感器和激光引伸計(jì)。在每次測(cè)試之前，精確測(cè)量每個(gè)樣品的厚度和寬度。這些措施重復(fù)三次并取平均值來(lái)計(jì)算每個(gè)標(biāo)本的初始截面。在夾具上，對(duì)試件施加1MPa的預(yù)加載荷，并通過(guò)伸長(zhǎng)率系統(tǒng)控制以0.0025s-1的應(yīng)變速率進(jìn)行試驗(yàn)。

本研究是在施加約束的幅度單軸加載的簡(jiǎn)單情況下進(jìn)行的。結(jié)果表明，釬焊后的塑性變形開(kāi)始發(fā)生在比釬焊前低的多的應(yīng)力水平。由于與釬焊材料相比，再釬焊材料的屈服強(qiáng)度相似或沒(méi)有顯著變化，顯然對(duì)材料的塑性和彈性沒(méi)有太大影響。不管在所有情況下材料的組成和試驗(yàn)材料的厚度是不同的，所研究的性能的趨勢(shì)沒(méi)有任何顯著的影響。材料樣品的楊氏模量表明，當(dāng)我們繼續(xù)釬焊并重新釬焊時(shí)，楊氏模量下降。為了更好地代表運(yùn)行中散熱器管子上的應(yīng)力，特別是在熱沖擊期間，最好在施加的變形中設(shè)置測(cè)試。

8 汽車(chē)底盤(pán)車(chē)身應(yīng)用的新型7xxx鋁合金的可鑄造性和機(jī)械性能[8]

新開(kāi)發(fā)的Mg 7xxx鋁合金，含少量Zn（0.1%）和Ti（0.2%），具有良好的機(jī)械性能和良好的鑄造性，適用于汽車(chē)結(jié)構(gòu)件的近凈形鑄造。（除非另有說(shuō)明，所有含量均以重量%表示）元素含量作為潛在候選物進(jìn)行研究。研究了脆弱溫度區(qū)間和晶粒細(xì)化對(duì)熱撕裂敏感性（HTS）的影響，以防止熱撕裂。Al-6Zn-（1.3-1.5）Mg-0.1Zr-（0.1-0.2）Ti合金的極限拉伸強(qiáng)度（370-390 MPa）為140-150%，伸長(zhǎng)率為150-180%（10-12%），中厚壁流動(dòng)性為60-80%，與商業(yè)A356合金的各自性能相比，具有相當(dāng)好的薄壁流動(dòng)性。中厚壁流動(dòng)性取決于所研究合金凝固時(shí)的放熱量，而薄壁流動(dòng)性取決于熔融狀態(tài)下合金的表面能。當(dāng)Ti含量增加時(shí)，觀察到中厚壁流動(dòng)性的凹形變化和薄壁流動(dòng)性的單調(diào)增加。就熱撕裂而言，添加Ti導(dǎo)致HTS降低，最終達(dá)到零。通過(guò)添加3%的Si，可以防止熱撕裂；然而，同時(shí)，發(fā)現(xiàn)伸長(zhǎng)率降低至小于4%。由于結(jié)合添加0.2%的Ti和0.1%的Zr而導(dǎo)致的晶粒尺寸減小和形態(tài)變化導(dǎo)致可鑄性的改善，這是由于晶體相干性的延遲，凝固時(shí)間的縮短和時(shí)間周期的縮短以及含F(xiàn)e金屬間化合物的抑制和T相結(jié)晶。

對(duì)于開(kāi)發(fā)具有良好機(jī)械性能和良好鑄造性能的鋁合金，研究人員已經(jīng)研究了新開(kāi)發(fā)的不含Cu的中等 Mg 7xxx Al-6Zn-（1.0-2.3）Mg-0.1Zr-（0-0.2）Ti合金。從結(jié)果中得出以下結(jié)論：

1.盡管沒(méi)有Cu和低含量的Mg，但Al-6Zn-（1.3-1.5）Mg-0.1Zr-0.1Ti合金顯示出優(yōu)異的極限拉伸強(qiáng)度（370-390MPa或140-150%，與A356相比）與商用A356合金相比，伸長(zhǎng)率為12%（A356的伸長(zhǎng)率的150-180%）。

2.與商業(yè)A356合金相比，Al-6Zn-1.3Mg-0.1Zr-（0.1-0.2）Ti合金的中厚壁流動(dòng)性略差（相當(dāng)于A356的60-80%）和相當(dāng)?shù)谋”诹鲃?dòng)性（70-是A356的100%）。

3.實(shí)驗(yàn)合金的中厚壁和薄壁流動(dòng)性的整體水平分別由凝固時(shí)釋放的熱量和表面能量確定。

4.隨著Ti含量的增加，由于a-Al晶體相關(guān)性根據(jù)鑄造壁的不同行為而在所開(kāi)發(fā)的合金中觀察到中厚壁流動(dòng)性的凹形變化和薄壁流動(dòng)性的單調(diào)增加厚度。

5.添加3%Si而不是0.3%Mg通過(guò)減少脆弱的溫度間隔來(lái)防止熱裂紋的形成，但是將延伸率降低到4%以下。

6.當(dāng)Ti含量增加到0.2%時(shí)，HTS降低，甚至當(dāng)冷凍范圍較寬且Mg組成和Mg：Zn比率低時(shí)，最終也不會(huì)形成熱裂紋。

7.通過(guò)0.2%Ti和0.1%Zr的微合金化，晶粒的尺寸減小和形態(tài)變化延遲了晶體的相干性，縮短了凝固時(shí)間和脆弱的時(shí)間周期，并且抑制了含金屬間化合物和T相的結(jié)晶，導(dǎo)致防止熱撕裂和改善的流動(dòng)性。

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