【作 者】單嗣宏;張豪;張捷;陳思周;張保玲;江磊

　　噴射成形是一種快速凝固技術(shù)，其利用惰性氣體霧化液態(tài)金屬，并沉積獲得金屬錠坯。噴射成形技術(shù)將半連續(xù)鑄造的厘米級(jí)基礎(chǔ)凝固單元提升至微米級(jí)，獲得的合金組織精細(xì)均勻、成分無(wú)宏觀(guān)偏析，因此其多用于高成分、高性能合金材料的制備[1-5]。噴射成形圓錠的組織均為50um~80um尺寸的等軸晶，無(wú)粗大初生第二相或枝晶等高合金成分鋁合金熔鑄缺陷。噴射成形7055鋁合金具有成分及組織均勻的特點(diǎn)，可用于鍛件生產(chǎn)，且鍛件單件整體性能一致、鍛件批次間性能穩(wěn)定。同時(shí)，7055超高強(qiáng)鋁合金還因具有高強(qiáng)度、高韌性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、高速列車(chē)、城市軌道交通等領(lǐng)域，以減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量[6-8]。

　　在某噴射成形7055超高強(qiáng)鋁合金機(jī)輪鍛件的靜壓試驗(yàn)中，螺栓定位孔位置出現(xiàn)沿周向擴(kuò)展的穿透性裂紋。靜壓試驗(yàn)時(shí)，在載荷只有629kN(載荷要求達(dá)到645 kN)時(shí)發(fā)生開(kāi)裂。經(jīng)確認(rèn)，裝配過(guò)程正常;將輪毅體裝配完畢，進(jìn)行裝配度檢測(cè)，然后進(jìn)行靜壓試驗(yàn)。靜壓試驗(yàn)中，輪毅、輪胎、連接件等裝配均符合設(shè)計(jì)與公差要求;工裝設(shè)計(jì)與裝配符合要求。靜壓試驗(yàn)示意如圖1所示。

　　該鍛件的生產(chǎn)工藝流程為:噴射成形錠坯~熱加工擠壓~熱加工胎模鍛~粗機(jī)加工~淬火處理~雙級(jí)過(guò)時(shí)效熱處理~精機(jī)加工~靜壓試驗(yàn)。筆者通過(guò)結(jié)合鍛件的熱加工鍛造工藝、熱處理工藝[9-10]和靜壓試驗(yàn)條件，采用宏觀(guān)觀(guān)察、電導(dǎo)率測(cè)試、力學(xué)性能測(cè)試、低倍組織檢驗(yàn)、斷日及有限元模擬分析等方法，分析了該鍛件開(kāi)裂的原因[11]。同時(shí)還提出了有效的改進(jìn)措施，以防此類(lèi)失效的再次發(fā)生，為噴射成形7055超高強(qiáng)鋁合金鍛件的穩(wěn)定生產(chǎn)、質(zhì)量控制、試驗(yàn)環(huán)境適應(yīng)性提供了保障。

　　【結(jié) 論】

　　該噴射成形7055超高強(qiáng)鋁合金鍛件在靜壓試驗(yàn)中提前開(kāi)裂，屬于一次性的過(guò)載斷裂。該機(jī)輪鍛件開(kāi)裂的原因是:機(jī)輪設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致定位孔和根部直角產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)力集中，隨著機(jī)輪靜壓載荷的增大，機(jī)輪開(kāi)始發(fā)生屈服變形，形成沿橢圓長(zhǎng)軸向的拉應(yīng)力;載荷繼續(xù)增加，孔周?chē)苯翘幖舛藨?yīng)力急劇增大，突破了材料的抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生裂紋，在過(guò)載的情況下，裂紋迅速擴(kuò)展并沿整個(gè)圓周開(kāi)裂。通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)，減小應(yīng)力集中，并優(yōu)化熱處理工藝，有效地提高了靜壓試驗(yàn)失效強(qiáng)度，滿(mǎn)足驗(yàn)收要求。

　　以下是正文：