大尺寸弹丸喷丸成形7B50铝合金材料的变形规律

大尺寸弹丸喷丸成形是一种针对大型整体壁板塑性成形的有效手段.采用正交试验方法对7B50铝合金平板试件开展大尺寸弹丸喷丸成形工艺试验,研究不同工艺参数下喷丸后试件沿弦向和展向曲率半径的变化规律.结果表明:试件在喷丸成形后呈球面凸起变形,且沿弦向的曲率半径小于沿展向的曲率半径;各因素按对曲率半径的影响程度排序依次为喷丸气压...     

7B50-T7751铝合金喷丸强化表面形态衍化及其对疲劳性能的影响

采用陶瓷弹丸对7B50-T7751铝合金进行不同覆盖率（100%、300%、600%、1000%）的表面喷丸强化处理,探究了7B50-T7751铝合金表面粗糙度、表面微观组织以及残余应力场等表面形态因素在不同喷丸覆盖率作用下的衍化规律。通过应力比R=0.06的轴向加载疲劳试验,分析表面形态改变对疲劳强度的影响。结果表明,不同覆盖率的喷丸强化处理均能改善该材料的疲劳性能,其中在100%～300%喷丸覆盖率下,疲劳强化增益效果最为明显,其机理是试件在喷丸处理后表面形态得以改善,同时表层形成较高水平的残余压应力,这两种效应的共同作用使疲劳裂纹源从材料表面缺陷处向内迁移到材料内部容易产生应力集中的夹杂处。     

7B50铝合金热变形组织演变

利用Gleeble-1500热模拟试验机对7B50铝合金进行了变形温度300～460℃、应变速率0.001～1 s-1条件下的等温压缩试验,通过金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)等手段,研究分析了该合金在变形过程中热变形参数对微观组织的影响。结果表明:在变形初期,流变应力随应变的增加而增大,达到峰值后逐渐趋于平稳;应力峰值随温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大;当变形温度较低或应变速率较高时,合金仅发生了动态回复,且合金组织中存在大量的位错和亚晶;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中的主要软化机制由动态回复逐渐转变为动态再结晶。     

蠕变时效成形对7B04铝合金疲劳性能的影响

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效处理同步进行的一种成形方法,能有效地提高材料的疲劳性能.本文针对7B04-T7451状态的铝合金进行蠕变时效成形,进而在成形试件的基础上进行疲劳试验.介绍了.-N曲线的一般数学表达式,将常用的幂函数表达式变换拟合得到材料疲劳寿命S-N曲线,通过SN曲线的比较发现,蠕变时...     

7B50铝合金热压缩变形行为与预测

在变形温度为573K~733K,应变速率为0.001s-1~1s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对7B50铝合金的热变形加工行为进行了研究。结果表明,7B50铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;建立了一个包含应变的流变应力预测模型,模型中的9个独立参数可以通过非线性最小二乘法拟合求得,预测的流变应力曲线与试验结果吻合得较好。     

拉压应力下7B50铝合金应力松弛时效行为研究

通过应力松弛实验、力学性能测试和透射电子显微镜组织观察并研究了不同初始应力水平和温度条件下7B50铝合金的拉伸和压缩应力松弛、时效析出及其强化行为.结果 表明:拉伸和压缩应力松弛时效行为存在不对称性,前期拉应力松弛速率大于压应力松弛速率,但拉应力松弛速率下降较快;后期的拉应力松弛速率小于压应力松弛速率,使得两者应力松弛...     

7B50铝合金热压缩变形加工条件的研究

在变形温度为300～460℃,应变速率为0.001～1.000 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对7B50铝合金的热变形加工行为进行了研究.结果表明,7B50铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大.对该合金进行热变形加工的适宜条件是:热压缩加工温度为380～460℃、应变速率为0.100～1.000 s-1.在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶.随着温度升高和应变速率降低,亚晶尺寸增大,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶.     

热处理制度对喷射成形7A50铝合金组织性能的影响

研究了热处理制度对喷射成形7A50铝合金微观组织和力学性能的影响,测试了显微硬度和力学性能,运用OM、SEM(EDS)和TEM(SAED)观察了微观组织。结果表明:喷射成形后的7A50铝合金,消除了枝状晶粒,晶粒尺寸细化到60~120 μm范围;预时效(PA)处理提升了7A50铝合金试样的初始硬度,但却明显降低了自然时效(NA)过程的硬化速率,12 d自然时效处理后,相比于SS+NA态,最终硬度反而降低了19 HV0.5;SS+PA+NA+BH态的试验铝合金,屈服强度和抗拉强度最高,分别达到了475 MPa和525 MPa,屈服强度的BH值达到165 MPa,伸长率降低了10%;不同热处理状态下的试样断口均具有韧性断裂的特征,断口处存在大量的韧窝。SS+PA+NA处理后,基体内的第二相尺寸细小,分布弥散,尺寸在5~15 nm范围。     

基于激光喷丸的板料成形试验研究

利用不同能量的Nd∶Glass激光对不同厚度的LY12CZ航空铝合金进行了激光喷丸成形。激光脉冲参数为波长1.06μm,脉冲为23ns,光斑直径为7mm。试样尺寸为100mm×25mm。激光喷丸沿宽度方向进行,相邻光斑的距离为4mm。试样的表面涂有黑漆,流动的水帘作为约束层。结果表明,试样经多条激光喷丸后,试样变成了单曲率的圆筒形,试件表面都存在有益的残余压应力,曲率半径随激光脉冲能量加大而减小,随板料厚度的减小而加大,随喷丸条带间距的加大而加大。     

非等温时效对7B50铝合金组织及性能的影响

采用硬度测试、电导率测试、室温拉伸、TEM观察、DSC分析以及剥落腐蚀实验,研究了非等温时效对7B50铝合金热轧厚板的微观组织及耐蚀性能的影响。结果表明:经过480℃、1 h固溶后室温水淬火,再经1℃/min的加热速率升温至215℃后立即炉冷至室温的非等温时效,7B50铝合金的晶内析出相细小弥散,晶界相粗大断续。合金抗拉强度可达605 MPa,剥落腐蚀等级可达EB,综合性能优于单级等温峰时效(T6)和双级等温过时效(T76),与回归再时效(RRA)态性能类似。非等温时效技术实现了短流程操作,且取消等温保温的措施更适用于厚板的时效热处理。     

7B50铝合金淬透性及其临界平均冷却速率的研究

本研究通过7B50合金改进型Jominy样品表面喷水淬火实验,在获得实测冷却曲线、不同时效状态合金的电导率和硬度的基础上,结合自然时效状态合金的微观组织,对7B50合金的淬透性及其临界平均冷却速率展开研究。结果表明:7B50合金自然时效50 d的淬透深度为70 mm,对应淬火敏感温度区间(420～230℃)内的平均冷却速率为1.55℃×s~(-1);先自然时效50 d再人工峰时效合金的淬透深度减至60 mm,对应的平均冷却速率为1.95℃×s~(-1);与自然时效状态相比,先自然时效再人工峰时效处理后合金的淬透性变差,淬火敏感性增加。表面喷水淬火时,非均匀析出相首先在晶界/亚晶界上析出,然后在基体内的Al_3Zr粒子上析出;晶界/亚晶界上观察到析出相,出现在距淬火表面仅3mm处,对应淬火敏感温度区间内的平均冷却速率高达981℃×s~(-1);基体内零星析出尺寸较小的非均匀析出相,出现在距淬火表面10mm处,对应的平均冷却速率为37.75℃×s~(-1)。喷水淬火后,距淬火表面25 mm处的性能与淬火表面处相比变化不大,该位置对应的平均冷却速率为9.34℃×s~(-1),远小于淬火表面处,控制7B50合金厚板的喷水淬火过程,使厚板内部的平均冷却速率接近但不低于9.34℃×s~(-1),厚板淬火-时效后将获得较好的性能。     

7B50铝合金三种时效状态的导电率和力学性能

7B50作为我国新研制的高强高韧铝合金,首次应用于某飞机上.结合7×××系铝合金在飞机上的应用,针对7B50-T73、T74和T76的时效工艺方案及其基础性能指标,将7B50-W511铝合金双级时效到不同状态(T7351、T7451和T7651),检测7B50-T7351、T7451和T7651状态的导电率和力学性能,...     

7A09铝合金叶轮半固态成形工艺的实验研究

利用半固态成形方法,在快速液压机上进行叶轮的成形工艺实验.由于叶片厚度小、面积大,且呈扭曲形状,故叶片的成形是关键.实验结果表明,采用半固态成形工艺,当坯料加热温度为600℃,保温时间为90min,凹模温度为320℃时,叶片能够完整成形,且表面质量良好.     

热处理对7B04铝合金厚板组织与力学性能的影响

通过显微组织观察和力学性能与电导率测试,研究了热处理工艺对7B04铝合金厚板组织与性能的影响。结果表明,适宜的固溶工艺为470℃×240min。120℃×22h时效后合金可获得,抗拉强度为621MPa,但合金的电导率较低,仅为18·3MS/m;双级T74时效时,强度下降了10%～12%(与T6态相比),电导率获得了明显提高,为21·3MS/m;三级时效(RRA)处理可使合金获得高强度和高电导率相结合,强度接近T6态,电导率与T74态相当。合金经RRA处理后,基体内分布着大量的细小弥散析出相(与T6态组织相似),晶界析出相粗大且呈完全不连续分布。     

7B04铝合金带筋构件蠕变时效成形数值模拟与试验

基于7B04铝合金165℃单轴拉伸蠕变试验数据,拟合得到时间硬化本构方程,利用有限元软件ABAQUS对带筋构件的蠕变时效成形过程进行数值模拟,分析筋条的变形规律,并进行验证试验和性能研究。结果表明:筋条的塑性变形有效减小蒙皮的回弹,和蠕变变形共同决定构件外形;数值模拟与试验结果吻合较好,构件95%外形区域的绝对偏差值≤0.50 mm;构件的筋条强度高于蒙皮强度,与无应力时效相比,构件的伸长率降低,电导率升高;应力松弛试样的性能和筋条的性能相近,可以进行等效表征。     

喷丸成形弹坑尺寸对2324铝合金疲劳性能的影响

定性和定量分析喷丸成形弹坑尺寸对 2324 铝合金疲劳性能的影响,研究改善喷丸成形零件疲劳性能的工艺方法。 采用白光干涉仪测试不同喷丸成形工艺下的弹坑尺寸,测试分析其对应的轴向拉伸疲劳寿命。 结果表明:喷丸能量越大,则弹丸深度(H)越大、弹坑直径(R)也越大,喷丸成形后再进行喷丸强化处理,则弹坑直径增大 19%,弹坑深度减小 58%。 喷丸成形引入深弹坑使疲劳裂纹源过早的形成和发展,造成预拉伸处理的喷丸成形上限试样疲劳寿命降低 61%,成形上限+喷丸强化试样疲劳寿命比仅喷丸成形试样提高 140%。 H/ R 值与机械加工状态试样平均疲劳寿命(L0 ) / 喷丸状态试样平均疲劳寿命(L)值呈现较好地线性关系,说明 H/ R 值可较好的表征喷丸成形造成的表面应力集中程度。     

7B04铝合金疲劳断裂性能研究

研究了新型的7B04铝合金预拉伸厚板不同热处理状态的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能变化,试验结果表明,该合金T7451状态的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能明显优于T651状态的性能。     

喷丸处理对7A85-T7452铝合金锻件疲劳性能的影响

研究不同喷丸强度对7A85-T7452铝合金锻件高周疲劳性能的影响,对比喷丸处理前后1×10~7疲劳寿命条件下的疲劳强度,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了疲劳断口的形貌特征以及强化层微观组织的变化,用X射线(XRD)检测了强化层残余应力的分布。结果表明:喷丸后7A85铝合金试样的疲劳寿命是未喷丸的7.3倍,疲劳强度提高18%。喷丸在材料表面形成了厚度约为0.09 mm的残余压应力层,最大压应力为-231 MPa,该强化层平衡部分外加载荷中的瞬时拉应力,残余压应力层内的高密度位错可以阻碍位错的滑移,导致晶内位错迁移困难,从而阻碍了疲劳裂纹的萌生和扩展。     

铝合金弹性预应力超声喷丸成形试验

超声喷丸作为一种新型的板料成形技术,具有易操作,能耗少及优良成形性能等优点,广泛应用于板料成形中。但自由状态下,超声喷丸成形也易发生球面变形,因而提出了弹性预应力超声喷丸成形方法,以2024-T351铝合金壁板为研究对象,分析预弯力矩大小、成形轨迹和壁板厚度对成形曲率半径及成形性能的影响。试验中通过控制壁板展向的弯曲曲率来实现弹性预弯。结果表明:预应力超声喷丸能够大幅度减小壁板展向的成形曲率半径,同时增大弦向成形曲率半径,且随着预弯曲率半径的减小,这种减小和增大的效应随之逐渐增大。此外,与自由状态相比,预应力超声喷丸能够产生幅度和深度更大的残余压应力场,且表面粗糙度并未随着预弯曲率的增大而增加。分析认为,弹性预应力超声波喷丸能够进一步提高受喷材料的成形曲率并在一定程度上减小球面变形趋势,对大变形大厚度的单曲率零件成形具有重要的意义。     

7B04铝合金带筋构件的蠕变时效变形行为研究

为研究弹性预加载范围内7B04T651铝合金带筋构件的蠕变时效变形规律,进行了140℃/20h的蠕变时效成形试验,分析弯曲半径、蒙皮厚度、筋条宽度和筋条高度对回弹率的影响。同时,运用建立的蠕变本构方程和有限元分析模型对蠕变时效成形过程进行仿真分析,计算得到不同条件下的回弹率。结果表明:蒙皮越厚、筋条越高,则回弹率越低;弯曲半径越大、筋条越宽,则回弹率越高。弯曲半径和筋条高度是影响回弹率的主要因素,有限元计算回弹率与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的准确性。