铝合金屈服强度试验机

MZ-4000D2电子拉力试验机(铝合金护罩) 特点及用途： MZ-4000D2电子拉力试验机适用于金属、非金属、复合材料及制品的拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离等物理性能试验。运用Windows7操作系统平台，图形图象化的软件界面、灵活的数据处理方式、安全的限位保护等功能。还具有算法自动生成、试验报告自动编辑功能；大大方便了调试和系统再开发能力，可计算力、屈服力、非比例屈服力、平均剥离力、弹性模量等参数；其结构新颖，性能稳定。操作简单、灵活，维护方便；集高度自动化、智能化于一体。可用于科研部门、大中专院校和工矿企业对各种材料进行力学性能分析和生产质量检验。技术参数： 1.量程范围：5kN 力值精度：2.力值精度：示值的±0.5% 以内 力值分辨率： 1/2500003.有效拉伸行程（不含夹具）：900mm4.有效试验宽度：385mm5.变形精度：示值的±0.5%以内 6.位移精度：±0.5% 7.试验速度：0.01mm/min-900mm/min（滚珠丝杠+伺服系统）8.返回速度：1000mm/min（滚珠丝杠+伺服系统）9.打印功能: 可打印测试后的力值、抗拉强度、 断裂伸长率以及相应曲线等。 10.电 源: AC220V±5% 50Hz 11.主机尺寸: 650mm×580mm×1450mm 12.主机重量: 110kg 控制软件主要功能介绍： 1.测试曲线：力值-变形、力值-时间、应力-应变、应力-时间、变形-时间、应变-时间； 2.单位切换：N、kN、lbf、Kgf、g； 3.操作语言：中文简体，中文繁体，英文随意切换； 4.接口方式：USB；5.多传感器支持功能； 6.系统提供参数公式自定义功能，用户可以根据要求定义参数计算公式，并根据需要编辑报表；7.试验数据采用数据库管理方式，自动保存所有试验数据和曲线； 8.可将试验数据导成WORD、EXCEL、PDF格式； 9.同一组试验的多次试验数据及曲线可打印在一份报告中； 10.可将历史数据添加在一起进行对比分析； 11.可自动校正：标定过程中，在菜单中输入标准值，系统可自动实现示值的准确值标定。 配置：1. 日本松下伺服电机；2. 高精度减速机1台；3. 台湾滚珠丝杆；4. 全自动测力系统及光电编码器1套；5. 美国传感器1只；6. 铝合金护罩；7. 联想品牌电脑及彩色喷墨打印机1套(不含电脑柜)；8. 标准拉伸夹具1付；9. 拉力机测控系统试验软件一套（含拉伸、压缩、剪切、弯曲、撕裂、剥离软 件）； 10. 工作台、顶板及移动横梁等关键件的中心距均由日本小巨人LGMazak加工中心加工；11. 旋转件均由日本小巨人LGMazak车削中心加工。 创新点：试验速度：从0.01-500mm/min 变成0.01-900mm/min外观：从白铁件护罩变成铝合金护罩电子拉力试验机(铝合金护罩)

铝合金以其质轻、高比强、抗腐蚀等优异性能，广泛应用于航空航天、武器装备、轨道交通、汽车等领域的轻量化结构。增材制造技术不受工艺条件的约束和限制，为航空航天等领域复杂铝合金构件（如复杂框梁、薄壁、内流道结构等）的定制化生产提供了前所未有的机遇。然而，常见的铝合金通常表现出较差的成形性，增材制造过程中极易出现裂纹等冶金缺陷，导致较差的力学性能。目前，取得广泛商业应用的增材制造铝合金仅限于AlSi12、AlSi10Mg等少数铝硅系合金。而2xxx系和7xxx系等传统高强铝合金因其较宽的凝固区间，在增材制造复杂热应力环境下极易产生严重的热裂纹倾向，导致实际应用于增材制造铝合金种类非常少，难以满足承重、耐热等复杂服役环境对铝合金构件的迫切需求。因此，亟需开发兼具良好成形性与强韧性的增材制造铝合金。良好的高温稳定性近期，中南大学粉末冶金国家重点实验室的陈超和长沙理工大学的刘小春等人在开发增材制造高强耐热铝合金方面取得重要进展。该工作基于Al−Ni共晶合金凝固区间小、流动性好等特点，有效降低了铝合金在增材制造复杂热应力条件下的裂纹敏感性，在非常宽的工艺参数范围内合金内部都没有出现微裂纹。选区激光熔化（SLM）增材制造过程的高冷却速度还极大地细化了共晶组织，获得了纳米级球状Al3Ni粒子均匀分布于铝基体的粒状共晶组织。相比于铝硅系合金，Al−Ni共晶具有更高的共晶温度 (640℃)、在铝基体中更低的固溶度 (0.02wt.%) 以及更低的扩散系数，形成的Al3Ni 粒子具有非常好的高温稳定性，增材制造的Al−Ni合金表现出较好的耐热性能。选区激光熔化成形Al−Ni共晶合金室温抗拉强度超过400 MPa，室温延伸率10%，300℃的抗拉强度超过140 MPa，同时还具有较宽的成形工艺窗口。相关论文以题为“A high-strength heat-resistant Al−5.7Ni eutectic alloy with spherical Al3Ni nano-particles by selective laser melting”发表在期刊Scripta Materialia上。SLM 成形的Al−Ni共晶合金致密度超过99.8%。在极高的冷却速度下，合金晶粒细小，形成了平行于凝固方向的细小柱状晶合金，在垂直于建造方向的横截面和平行于建造方向的纵截面两个截面统计晶粒大小分别为 5.1μm和7.1μm。图1 SLM成形Al-Ni合金的显微组织：(a) SLM 示意图；(b) 横截面和 (c) 纵截面的EBSD图；(d) 合金的晶粒尺寸分布；(e) KAM统计图；(d) XRD。亚晶和晶内亚结构发达，合金较高的平均局部取向差，反映了合金内部较高的位错密度。SLM成形的Al−Ni合金主要由α-Al相和Al3Ni相组成。不同于传统铸造Al−Ni合金中呈棒状或纤维状的Al3Ni相，SLM成形Al−Ni合金中的Al3Ni相为球状，弥散分布于α-Al基体中，平均尺寸约为32nm。同时，α-Al基体中Ni元素的含量仍高达3.5wt.%，表明在SLM过程中极高的冷却速度下，大量Ni原子固溶在α-Al基体中形成超饱和固溶体。部分尺寸较小的Al3Ni颗粒与α-Al基体存在着110Al//113Al3Ni、{111}Al//{211}Al3Ni的位相关系。图2 合金的TEM分析：(a) TEMBF；(b)HAADF；(c)面扫描；(d)线扫描。图3 Al3Ni与α-Al基体的位相关系：(a) HRTEM；(b) IFT，(c,d) FT。SLM成形Al−Ni合金在室温下的抗拉强度、屈服强度及延伸率分别为410 MPa、280 MPa和9.5%，远高于铸造Al−Ni合金的性能。细小弥散分布的球状Al3Ni粒子是高强度的重要来源。合金在250℃时仍保持210MPa的屈服强度，在300℃的屈服强度接近140 MPa，显示出优于Al-Si系合金的高温力学性能。Ni原子在铝基体中更低的扩散系数（300℃下，dNi=2.7×10−17m2/s，dSi=2.6×10−16m2/s）和较低的固溶度保证了Al−Ni合金优异的高温强度和抗蠕变性能。图4 合金的力学性能：(a)应力应变曲线；(b)柱状图。

近日，中国汽车工程学会正式发布团体标准《汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料技术条件》（T/CSAE 198－2021）。该标准由汽车轻量化技术创新战略联盟提出，苏州有色金属研究院有限公司牵头，联合中铝材料应用研究院有限公司、广东鸿图科技股份有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、中铝山西新材料有限公司、南通鸿劲金属铝业有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、东风汽车集团有限公司等多家整车及材料企业共同研制。根据《中国汽车产业发展报告(2020)》的数据显示，2005年~2017年，我国交通行业的二氧化碳排放量始终保持稳定增长态势，占比从8%增长到10%。随着汽车保有量的增长，道路交通的碳排放增长速度较高。根据公安部统计的最新数据显示，2020年全国汽车保有量达2.81亿辆，已有70座城市的汽车保有量超过百万辆。汽车保有量的增长，导致交通行业碳排放量增长速度要远高于其他行业。相关预测显示，到2025年交通运输行业的碳排放量将在现有的基础上增加50%。2020年10月，由工信部指导编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》明确指出，我国汽车产业碳排放将于2028年左右提前达峰，至2035年，碳排放总量较峰值下降20%以上。在汽车行业，推动节能减排首要的任务之一是实现汽车的轻量化。目前我国正加快汽车轻量化进程，大力发展新能源汽车尤其是电动汽车，主要是通过车身连接件、电池托盘等结构件的铝化实现轻量化的目标。这些结构件对强度和韧性均提出了较高的要求，采用真空压铸技术和高强韧压铸铝合金制备汽车结构件越来越被主机厂接受。但是，我国目前仅有针对传统非承载压铸件的压铸铝合金材料标准，严重制约了我国汽车轻量化特别是新能源汽车的快速发展。因此，在这种背景下，汽车轻量化技术创新战略联盟提出制定汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料的团体标准，旨在通过本标准规范汽车用铝合金结构零件对压铸铝合金的整体要求，推动汽车轻量化行业的快速发展。本标准规定了汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存和运输。在术语和定义方面，通过定义一种压铸前快速抽出型腔中的气体，使模具型腔中的真空度不超过50mbar，确保液态金属在高压作用下，以极高的速度充填模具型腔，并在一定压力作用下冷却凝固而得到铸件的成形工艺，引出高强韧类高真空压铸铝合金材料，并将其定义为抗拉强度大于180MPa，屈服强度大于120MPa，同时伸长率大于8%，且适合于高真空压铸成形的铸造铝合金材料。在技术要求方面，主要从外观质量、化学成分、力学性能、含氢量、夹渣量、断口组织、显微组织七个方面对该压铸铝合金材料进行规定，其中化学成分对合金的Si、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Ti等元素进行了规定，同时对杂质的单项和杂质的总和进行了规定。在力学性能方面包括金属型铸造和高真空压铸条件下单铸试棒的室温拉伸性能、硬度、冲击韧性及疲劳性能，并给出了推荐的的热处理工艺和力学性能。在含氢量方面规定了铸锭针孔度等级和含氢量的最大值，具体包括建议铸锭针孔度等级不低于二级，合金液中含氢量不超0.2ml/100gAl。在夹渣量方面，若客户对夹渣量有要求时，应在订货单或合同中注明具体等级，并规定不应低于二级，同时利用测渣仪进行定量判定，夹渣量等级满足90s内通过的铝合金液超过2200g或者夹渣统计不超过0.15mm2/kg铝液。在试验方法方面，化学成分的试验方法按照GB/T7999-2015的规定执行。力学性能的检测方法中，拉伸性能的试验方法按GB/T 228.1-2010的试验要求的规定执行，硬度的试验方法按GB/T229-2020中的规定执行，冲击韧性的试验方法按GB/T 231.1-2018的规定执行，疲劳性能的试验方法按GB/T3075-2008的规定执行。本标准充分考虑了汽车行业用到的高强韧类铸造铝合金材料，适用于汽车薄壁结构件用高强韧真空压铸铝合金材料标准，也适用于其它高强韧类铸造铝合金的评价内容、评价方法及评价标准，可为主机厂及压铸件供应商在汽车车身结构件方面提供选材及检测要求基准，对于规范其在汽车结构件上的应用有重要的指导意义。