7075铝合金锻件淬火热处理有限元模拟

采用Deform-3D有限元软件,对7075铝合金锻件淬火热处理过程进行了数值模拟,讨论了固溶温度及淬火介质温度对淬火后残余应力的影响。结果表明:残余应力呈现表层受压、芯部受拉的分布;通过提高淬火介质温度或降低固溶温度可降低材料在淬火过程中产生的残余应力。     

7050铝合金零件淬火过程中温度场及热应力场的模拟研究

综合考虑了7050铝合金材料热物性参数与力学性能参数的非线性问题,借助有限元软件ABAQUS对7050铝合金法兰盘零件进行了淬火过程中温度场、热应力场的计算机数值模拟,得到其冷却曲线与热应力分布情况.结果表明:7050铝合金零件淬火过程中表层金属承受拉应力,心部金属承受压应力的空间分布特征,且无论是拉应力还是压应力都在淬火开始不久出现峰值,至冷却结束时整个零件的应力状态趋于平衡,应力降低至最小值.     

固溶时效工艺对7075铝合金残余应力的影响

通过盲孔测量残余应力的方法,对不同固溶时效工艺下7075铝合金的残余应力进行测量,得出了不同固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间对7050铝合金残余应力的影响程度。结果表明:当固溶温度460℃、固溶时间3h、时效温度200℃、时效时间6 h时获得的7050铝合金残余应力最小。采用正交试验及极差分析法确定各参数对残余应力影响的敏感程度,时效温度影响最大,其次为固溶温度、固溶时间、时效时间。     

7050高强铝合金锻件的热处理工艺模拟

通过有限元模拟分析,研究了7050高强铝合金锻件的热处理工艺过程,获得了热处理过程中的温度场分布与变化规律,并计算了热处理过程中的残余应力分布.结果表明,固溶过程能有效去除锻件成形过程中的残余应力,但淬火过程又会在锻件表面形成较大的拉应力,这与淬火过程中较大的锻件内外温度梯度有关.按照工艺要求,在随后对锻件进行的不同变形程度的冷压缩后发现,3％的压缩量不但能消除锻件表面的应力,还能使锻件残留有非常有益的压应力,从而能够有效地抑制后续处理过程中的裂纹产生.通过研究验证了7050高强铝合金锻件热处理工艺设计的合理性,具有一定的工程参考价值.     

大型7050铝合金自由锻件淬火残余应力消减研究

基于热力学计算软件JMatPro7.0及塑性成形模拟软件DEFORM对某大型7050铝合金长条形自由锻件的固溶、淬火及冷压工艺过程进行了模拟及优化。研究结果表明:当温度大于472℃后各相溶于α-Al中形成过饱和固溶体,淬火过程中内外温度场分布差异是造成残余应力的主要原因,对淬火后的自由锻件施加冷压变形可以有效消除热处理残余应力,采用3%压下量及较小的进给量可以最大程度地消除残余应力。     

7050铝合金T形锻件淬火应力评估

针对生产应用中内部应力测试的难度以及成本远高于表面应力测试的现状,开展了7050铝合金T形锻件淬火残余应力的有限元仿真模拟和试验研究,掌握了7050铝合金T形锻件淬火残余应力的分布规律。结合有限元仿真和试验研究,建立构件内部拉应力最大值与表面应力、锻件几何参数等关联的回归方程,采用简化的低次方程来描述构件内部应力特征值。在生产现场,通过对构件进行表面应力测试,结合构件的基本参数建立预测模型,实现构件内部应力特征值的快速评估。结果表明:7050铝合金T形锻件心部最大拉应力对应其筋条区长向最大拉应力,该拉应力受筋条高度、宽度以及翼板厚度的影响。     

航空铝合金厚板残余应力数值模拟研究现状

为获得理想性能,航空铝合金厚板在生产过程中需经历轧制、固溶淬火、预拉伸和时效强化等工艺过程。其中,厚板在进行固溶淬火处理时整体温度变化异常剧烈,内部产生较高残余应力。近年来,借助数值模拟的手段分析铝合金厚板内部固溶淬火残余应力分布状态并对其进行消减处理是研究关注的热点。介绍基于有限元方法的7xxx系航空铝合金厚板固溶淬火及预拉伸处理过程中板材内部残余应力演化规律研究现状,对固溶淬火和预拉伸仿真计算过程中所用方法及模型参数进行归纳,展望该领域未来的重点研究内容和发展方向。     

Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金厚板淬火过程数值模拟

采用Simufact有限元分析软件,对4000 mm×720 mm×285 mm尺寸的Al-Zn-Mg-Cu新型高强铝合金厚板淬火过程进行了模拟分析。结果表明,淬火过程中厚板表面和心部存在很大的温度梯度,同时各部分温降速率不断变化,淬火26 s时表面平均温降速率由10.43℃/s急降至小于0.01℃/s,而心部温降速率则是缓慢减小。厚板残余应力,淬火初期表现为外拉内压,淬火后期则为外压内拉。淬火后,厚板表面最大残余压应力分量约为-175 MPa,心部最大残余拉应力分量约为199 MPa。     

分步冷压对7050铝合金T形锻件残余应力的影响

采用有限元法研究了分步冷压对7050铝合金T形锻件淬火残余应力的影响,分析了冷压后锻件残余应力的分布规律,分析了摩擦系数对应力消减效果的影响.结果 表明:T形锻件淬火残余应力呈"外压内拉"分布,筋条部位压应力达到-250 MPa,拉应力达到220 MPa,翼板部位压应力达到-250 MPa,拉应力达到210 MPa;冷...     

7085铝合金自由锻厚板淬火-分段冷压残余应力演变规律研究

实验获得了7085铝合金自由锻厚板室温(25℃)浸没式淬火的表面热交换系数,其值随着金属表面温度的升高先增大后减小,并在183℃达到峰值8112 W/(m~2·℃),采用有限元模拟研究了分段重叠冷压方式削减淬火残余应力后的残余应力演变规律和冷压量削减淬火残余应力的效果。结果表明:降温过程中表面和心部最大温差可达298℃,其中心部温度降到350℃以下需要60 s;淬火后残余应力为心部受拉表面受压,拉应力最大值为248 MPa,压应力最大值为-221 MPa。对比分析了不同冷压量削减淬火残余应力的效果,得出分段重叠冷压法削减淬火残余应力的最优冷压量为1%。经过1%冷压后,厚板淬火残余应力明显降低,大部分应力分布在-50～50 MPa;冷压面区域有一定的高拉应力集中区,拉应力最高达116 MPa。     

7050高强铝合金锻件残余应力分析

本研究利用X射线衍射法对固溶处理后的7050高强铝合金锻件的外表面及内部残余应力进行了系统分析。结果表明：7050高强铝合金锻件经过固溶处理后,锻件内部的残余应力主要受锻件几何因素的影响,在锻件对称性较好的正面,外表面和沿筋部厚度方向,残余应力基本呈现出对称分布规律,而且均为压应力状态;相对于层剥法及测试过程的外表面处理,由于7050高强铝合金外表面的局部变形不均匀而导致的晶粒不均或者局部形变织构,对残余应力的测量结果影响更大。     

Evaluation of residual stress relief of aluminum alloy 7050 by using crack compliance method

1　INTRODUCTION70 5 0alloyisoneofhighstrengthaluminumal loysusedmainlyas platesandforgingsintheaerospaceindustry .Itshighstrengthisachievedthrough quenchingandageing .Duringtherapidquenchingoperation ,highresidualstressesdevelopduetoseverethermalgradient .Theseinternalstress escanleadtodistortionduringsubsequentmachiningoperations ,andincreasethepossibilityofstresscor rosioncracks(SCC) .Residualstressmaybereducedwiththedecreaseofthecoolingratebyapplyingboil ingwaterororganicquenchants .H…     

7050铝合金二维超声滚压加工残余应力场研究

目的研究二维超声滚压后7050铝合金残余应力场的形成过程和表层残余应力的分布规律。方法利用有限元软件模拟二维超声滚压加工,分析残余应力场的形成过程及表层残余应力的分布规律;采用正交试验方法进行7050铝合金二维超声滚压加工试验,研究工艺参数对表面残余应力的影响规律,并与有限元分析结果相对比,验证有限元模拟的合理性。结果在二维超声滚压加工过程中,7050铝合金表层材料应力随时间先减小后增大,最后趋于稳定,形成残余应力。残余压应力沿滚压深度方向先增大后减小,再转化为残余拉应力。残余压应力层厚度约为1.05 mm,最大残余压应力值约为285 MPa。在相同的工艺参数下,有限元分析结果与试验结果基本吻合。静压力对表面残余应力的形成影响最大,表面残余压应力随静压力的增大而增大。结论二维超声滚压加工使7050铝合金表面发生剧烈的塑性变形,并形成一定深度的残余压应力。铝合金表面残余压应力随静压力的增大而增大,而与转速和进给量无关。     

采用冷胀形工艺降低2219铝合金环的淬火残余应力

通过固溶时效工艺可以显著提升2219铝合金的力学性能，但在淬火过程中会产生较大的残余应力，对其尺寸稳定性、疲劳强度、应力腐蚀等性能产生不利影响。为降低2219铝合金环件的淬火残余应力，在淬火和人工时效之间引入冷胀形工艺。首先，采用有限元法模拟分析了2219铝合金环淬火、冷胀形后残余应力的数值及分布规律。其次，采用钻孔法测量了环在淬火、人工时效和固溶-冷胀形-人工时效后的残余应力。研究了冷胀形工艺参数对残余应力数值和均匀性的影响。结果表明，引入冷胀形工艺可以使2219铝合金环件淬火残余应力降低85%以上。     

半固态7050铝合金热压缩变形行为

在Gleeble-3500热模拟机上对半固态7050铝合金进行了高温热压缩试验,研究了该合金在变形温度为420～465℃、应变速率为0.001～0.100s-1条件下的流变应力行为以及变形过程中的显微组织。结果表明,流变应力在变形初期随着应变的增大迅速增大,出现峰值应力后逐渐平稳,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而下降;流变应力可以用双曲线正弦形式的关系来描述,通过线性拟合计算出该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。随着变形温度升高和应变速率降低,合金中拉长的晶粒变大,合金热压缩变形的主要软化机制为动态再结晶。     

7050铝合金热变形程度对再结晶及其性能的影响

7050铝合金热变形过程中变形程度对再结晶有重要的影响,而其各项性能与再结晶程度有关。厚度为40 mm的7050铝合金板材在410℃,以1 mm·s~(-1)的速度分别压至25,20,15和10 mm。不同热变形程度的试样固溶、时效后,观察其金相组织、透射形貌,检测其硬度、电导率、室温拉伸、疲劳及晶间腐蚀性能等。实验结果表明,7050铝合金随着热压过程中变形程度的增加,再结晶程度逐渐上升。变形程度的增加使得再结晶晶粒增多,从而7050铝合金各项力学性能得到显著地提高,其中维氏硬度提高26 HV,屈服强度及抗拉强度分别提高36和51 MPa,疲劳断裂循环次数提高376万次,但抗腐蚀性能稍有下降。     

7050高强铝合金孔板的挤压强化与拉伸试验研究

针对航空用7050高强铝合金的孔板件拉伸性能进行试验研究与模拟分析,并对不同过盈量 (0%～11.11%) 的孔挤压强化效果进行了对比分析。研究表明:孔板的表观强度、延伸率和弹性模量均降低,但塑性失稳点应变却有很大程度的提高;孔挤压强化提高了孔壁处材料的屈服强度,改善了孔表面的受力状态,使得应力峰值得到钝化,并扩大了孔壁沿厚度方向的平面应变范围,因此拉伸断口随孔挤压量的变化呈规律性的变化;孔挤压强化后残余拉、压应力峰值随挤压量的增加而增加,且其峰值出现的部位随挤压量的增加而向远离于孔壁的深处转移。     

PAG淬火介质冷却速率对2A12合金性能的影响

2A12铝合金经固溶时效处理后综合应力的问题一直是制约生产加工的"瓶颈"。对2A12铝合金采取PAG介质淬火,分析其冷却速率对2A12铝合金残余应力、显微组织、常规机械性能、微塑性变形抗力及尺寸稳定性的影响。结果表明,PAG介质处理后2A12合金的残余应力明显降低,提高了铝合金零部件加工的尺寸稳定性。     

冷喷涂对2219铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能的影响

为了改善铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能,在4 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接头上表面进行冷喷涂试验,研究分析了冷喷涂前后接头残余应力与力学性能的变化. 结果表明,焊态接头纵向残余应力呈不对称“M”形分布,残余应力峰值位于前进侧靠轴肩附近;冷喷涂后,接头残余应力大幅度降低,残余应力峰值由186 MPa降低至43 MPa.涂层沉积厚度约200 μm,涂层与基体界面产生了较大的塑性变形,基体界面附近组织晶粒得以细化.由于冷喷涂过程的喷丸效应,接头上表面显微硬度平均提高了25 HV,作用深度约1 mm.接头拉伸性能也获得明显改善,抗拉强度提升6.3%,断后伸长率提升78.6%,焊态与冷喷涂态的拉伸试样均在接头前进侧的热影响区附近发生断裂,符合在低硬度区或弱结合面产生裂纹并扩展的弱区断裂的特征.     

拉应力条件下微弧氧化膜对铝合金腐蚀及电化学行为的影响

为研究在拉应力条件下微弧氧化膜对铝合金腐蚀及电化学行为的影响,采用恒载荷应力环在3.5% NaCl溶液中研究了经微弧氧化（MAO）处理后的7050铝合金（AA7050）应力腐蚀行为。用原位电化学阻抗谱（EIS）的方法评价在拉应力条件下,膜层的腐蚀破坏随浸泡时间的变化,并建立了相应的等效电路模型。结果表明,在3.5% NaCl溶液中,微弧氧化膜在有无拉应力的条件下都可以提高AA7050的耐蚀性和减少AA7050的塑性损失。在400 MPa拉应力条件下,微弧氧化膜的阻抗在应力腐蚀的过程中呈现出先减小后增大,再减小最后趋于稳定的规律;另外,AA7050在有拉应力的条件下,拉应力会促进基体的点蚀形核,提高腐蚀速率,微弧氧化膜的疏松层在拉应力的作用下会失去对基体的保护作用。