7850-T7451铝合金板材孔挤压工艺性能研究

铝合金产品在目前的市场上已经屡见不鲜,也是金属制造行业中一项极为重要的分支。本文采用挤压棒直接冷挤压的方法对7850-37451铝合金厚板进行了孔挤压强化,对比分析了其孔挤压前后疲劳寿命状态原因;并与第三代高纯7850-T7451铝合金厚板孔挤压强化效果进行对比。通过扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线应力（XRD）等方法,研究了两种合金的疲劳断口形貌特征、微观组织变化以及孔表层的残余应力场。结果表明,采用4％～6％的挤压量对7850-T7451厚板进行挤压强化可取得较好的疲劳强化效果,试件的疲劳寿命是未挤压强化前的29倍;而7850-T7451铝合金厚板疲劳寿命仅是未挤压强化的5．5倍。孔挤压后,7850-T7451厚板在强化层产生位错缠结及残余压应力,压应力层深度约为7．3mm,最大残余压应力出现在距孔边约1m处,应力值为387MPa。强化层内形成的位错胞状结构和残余压应力可有效延缓疲劳裂纹的扩展速率,从而提高试件的疲劳寿命。     

开缝衬套孔挤压残余应力场数值计算研究

本文基于有限元技术模拟了开缝衬套挤压和直接芯棒挤压两种孔挤压工艺,对比研究了两种不同工艺导致的孔壁材料轴向流动和孔壁残余应力场。结果表明：开缝衬套挤压可有效抑制材料向挤出端流动,这在飞机夹层孔结构挤压中可减小夹层间隙尺寸;衬套开缝对应孔壁区域残余应力有突变,但仍然是对抗疲劳有利的压应力,而非拉应力;开缝衬套挤压挤入端孔边是压应力,而直接芯棒挤压是拉应力;相同干涉量条件下两种工艺引入的残余压应力峰值近似,但开缝衬套挤压残余压应力场域较直接芯棒挤压增大了约1 mm.     

孔强化对TC18钛合金疲劳寿命的影响

为提高TC18钛合金带孔零件的疲劳寿命,使用基体和焊缝上开孔的TC18钛合金试样,研究孔挤压和孔喷丸强化前后的表面残余应力,孔强化工艺对试样疲劳寿命的影响以及试样疲劳断口.研究表明,对基体和焊缝上的孔进行喷丸强化处理后,孔表面残余压应力值达到-300MPa以上,由于残余压应力和表面完整性的作用,孔喷丸强化效果比挤压强化...     

弹丸直径和速度对喷丸残余应力分布的影响分析

采用有限元软件分析喷丸强化后的残余应力分布,研究不同直径弹丸的喷射速度对喷丸强化引入的残余压应力场的影响。具体分析在0.2mm～0.4mm弹丸直径范围内不同弹丸速度对残余压应力场的影响,将每个弹丸直径下的最优残余压应力值提取出来与弹丸速度进行Gauss曲线拟合,并建立喷丸强化的"弹丸速度-残余应力值"函数关系式。     

冷挤压GH4169合金孔结构疲劳性能与断口分析

对GH4169合金中心孔板材进行冷挤压强化,研究其挤压前后825 MPa/600℃/R=0.1疲劳寿命,分析挤压前后表面粗糙度变化和疲劳过程中的残余应力场演化,并细致观察两件挤压试样不同寿命(分别为25105周次和10719周次)断口以分析表面完整性对疲劳过程的作用。结果表明:相比原始试样,冷挤压强化后试样中值疲劳寿命估计量提高了1倍,挤压后较低的表面粗糙度和疲劳过程中稳定的残余应力场是疲劳寿命提高的主要原因。同时,挤压后疲劳寿命标准差增大。由断口定量分析可知,两件试样距疲劳源区0.1 mm之后的扩展寿命相当,而萌生寿命(分别为18786周次和5915周次)却相差巨大。造成孔挤压后寿命分散性大的原因是0.1 mm以内的裂纹萌生寿命差别。为提高孔结构疲劳性能稳定性,挤压时应注意近表层表面完整性的控制。     

GH909合金喷丸强化残余应力场的研究

研究了GH909合金不同喷丸强化工艺下的残余应力场和残余应力在550℃的松驰情况，总结了喷丸强化所获得的残余应力场特性。结果表明，GH909合金经适当喷丸强化后获得的有益残余压应力场可改善其疲劳性能。     

冷挤压GH4169合金孔结构疲劳性能与断口分析EI北大核心CSCD

对G H4169合金中心孔板材进行冷挤压强化,研究其挤压前后825MPa/600℃/R=0.1疲劳寿命,分析挤压前后表面粗糙度变化和疲劳过程中的残余应力场演化,并细致观察两件挤压试样不同寿命(分别为25105周次和10719周次)断口以分析表面完整性对疲劳过程的作用.结果表明:相比原始试样,冷挤压强化后试样中值疲劳寿命估计量提高了1倍,挤压后较低的表面粗糙度和疲劳过程中稳定的残余应力场是疲劳寿命提高的主要原因.同时,挤压后疲劳寿命标准差增大.由断口定量分析可知,两件试样距疲劳源区0.1mm之后的扩展寿命相当,而萌生寿命(分别为18786周次和5915周次)却相差巨大.造成孔挤压后寿命分散性大的原因是0.1mm以内的裂纹萌生寿命差别.为提高孔结构疲劳性能稳定性,挤压时应注意近表层表面完整性的控制.     

预拉伸厚铝板内 部残余应力 与晶粒取向均匀性的研究

目的消减预拉伸铝板内部残余应力。方法利用短波长X射线衍射仪(SWXRD),分别对某公司国产25 mm厚2024-T351预拉伸铝板,以及美国铝业公司(ALCOA)20 mm厚7075-T651预拉伸铝板的内部残余应力、内部织构及其沿板厚的分布,进行了无损测定。结果 ALCOA的20mm厚7075预拉伸铝板内部残余应力小于25 MPa,其内部晶粒取向沿板厚均匀分布;而某公司原工艺生产的25 mm厚2024预拉伸铝板,内部残余应力高达100 MPa左右,其内部晶粒取向沿板厚分布很不均匀。结论源自于轧制的内部织构沿板厚分布的不均匀性,使得以消减残余应力为目的的预拉伸处理中的铝板塑性变形不均匀,导致某公司国产预拉伸铝板内部残余应力的消减效果差,在其后续加工中容易产生加工变形超差的问题,需要抑制强剪切织构的产生,减小织构在整个板材厚度上的不均匀分布程度。     

激光喷丸强化技术的应用前景

激光喷丸强化是一种表面处理工艺,由激光引起冲击,提高材料内部压应力层的相对厚度,这种压缩层厚度可达约1.0mm,而普通喷丸厚度只有约0.25mm.一般地说,厚的残余压应力层对航空涡轮叶片这类零件关键部位非常重要,它能预防残片的损伤在压缩层下扩展,因此材料抵抗各种形式失效的能力大幅度提高.     

冷胀孔裂纹寿命增长效果估算模型

本文用含孔边穿透裂纹的冷胀孔、未胀孔剩余寿命之比来评价孔冷胀强化工艺延长裂纹扩展寿命的效果。本文提出把理论计算方法与实验测试结果相结合来确定残余应力场:根据实验测量结果确定冷胀孔塑性区半径:把塑性区半径代入残余应力场的理论计算式中求出残余应力场初形;根据最大残余应力值与材料屈服应力之间的规律关系(由冷胀孔残余应力测试结果得出的)修正已计算出的残余应力场。本文用冷胀孔单边穿透裂纹在等幅循环载荷作用下的裂纹扩展寿命试验结果检验了所提出的模型,此估算模型可较保守而又较充分反映孔冷胀强化工艺对孔边裂纹的增寿作用。     

芯棒锥面结构对孔冷挤压强化残余应力场的影响

为了在紧固孔周引入均匀的残余压应力,以延长紧固孔构件的疲劳寿命、提高其抗应力腐蚀性能,利用ANSYS有限元软件,建立了轴对称弹塑性有限元模型,对直接芯棒冷挤压强化过程进行了仿真,特别是对芯棒的前锥段曲线结构形式进行了设计与分析,研究了前锥段曲线形式对残余应力场分布的影响.结果表明:孔壁表面的周向残余应力分布复杂且不均匀,比较而言,外凸型正弦曲线型芯棒所产生的残余压应力沿孔壁深度方向分布更加均匀;几种曲线形式的芯棒在上表面近孔边区域均产生了径向残余拉应力,在孔的挤入段产生了轴向残余拉应力,但外凸型正弦曲线型芯棒在上述区域所产生的残余拉应力较小,且分布区域也较小.     

不同焊接参数下CT70连续钢管高频电阻焊残余应力分布的数值模拟

目的研究CT70连续油管高频电阻焊接后的残余应力值和分布规律,以及焊接速度和挤压量等焊接参数对残余应力的影响。方法通过有限元计算的方法施加移动面热源和移动挤压辊,来模拟高频电阻焊的加热和加压过程,并用小孔法测量了高频电阻焊后连续钢管的残余应力值。结果对比计算的和实际的焊缝尺寸,均是内壁处为0.2 mm,壁厚中间部位为0.1 mm,内壁凸起高度为1.0 mm,宽度为2.1 mm,验证了有限元模型的准确性。计算得到的高频电阻焊后在焊缝处的轴向残余应力较大,在400～500MPa之间;环向残余应力较小,在-100～200MPa之间,与小孔法测量的残余应力一致。结论焊缝附近的残余应力主要由不均匀加热引起,远离焊缝处的残余应力主要由挤压引起。热源与挤压辊间距离和焊接速度增加会导致焊缝附近的残余应力增加;挤压量增加和焊接功率增加会导致焊缝附近的残余应力降低。     

残余应力与弹簧的疲劳性能

阐述了残余应力与弹簧高周疲劳极限间的关系,讨论了表层残余应力在改善弹簧疲劳品质的重要性以及制造流程中引入弹簧内残余应力的各种加工工艺,建立了残余压应力场特征参量与弹簧高周疲劳极限间的定量关系。以内部疲劳极限理论为基础,提出了弹簧表层优化喷丸残余应力场的工程计算方法。     

关于残余应力的静载松弛与最佳喷丸残余应力场的研究

本文研究了喷丸残余应力场在疲劳加载初期的静载松弛现象及机理,并对最佳喷丸残余应力场进行了探讨。试验结界表明,残余应力在疲劳过程中的静载松弛是工件表层材料剧烈塑性变形的结果。残余应力的静载松弛会使晶界、相界等障碍物处形成一定数量的微裂纹,给工作表层材料带来损伤,降低疲劳裂纹的形核寿命。为了避免疲劳初期由于残余应力的静载松弛所造成的损伤,在喷丸后采用应力松弛低温回火工艺,预先降低残余应力场中的最大残余压应力值,建立最佳残余应力场。这种通过热激活的方式使残余应力发生的松弛属子非损伤性松弛,因而能够有效地提高材料在S—N曲线上的较高交变应力区的疲劳寿命。     

冲击压痕法在残余应力测定中的应用

通过在工件表面采用冲击加载的方法形成一定尺寸的球冠形压痕造成外加应力场,根据外加应力场和工件的残余应力场叠加引起的应变增量计算残余应力,此方法基本上不损伤被测工件,有一定的工程实用性。适合硬度在50HRC以下的焊接件焊缝且有无损要求的工件的残余应力的测定。     

短波长X射线衍射无损测定铝板内部残余应力

利用重金属靶短波长特征X射线WKα1对轻质材料的强穿透性,自主研发了1台用于工件内部晶体物质衍射分析的短波长X射线衍射仪(SWXRD).介绍了短波长X射线衍射仪无损测定工件内部应力的原理和方法,在国内首次无损地测定了30 mm厚7075铝合金淬火板内部残余应力及其分布,并与中子衍射和高能同步辐射的短波长X射线衍射测定内...     

基于深度-敏感压痕技术的喷丸铝锂合金板残余应力分布特征

应用近年来发展起来的深度-敏感压痕技术研究了不同喷丸强度下某铝锂合金薄板的硬化层分布,并尝试采用Y.H.Lee模型计算确定了残余应力场沿板厚方向的分布特征。结果表明:提高喷丸强度可以减小塑性硬化层的梯度,从而获得更为均匀的表面强化层;而较高喷丸强度将引入更深的残余应力影响层和更大的残余压应力。     

喷丸强化对OCr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响

研究了表面喷丸强化后表面残余应力、表面粗糙度和表面层残余压应力场对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响.结果表明:0Cr13Ni8Mo2Al钢经喷丸强化后,在表面层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下,疲劳寿命得到显著提高.     

喷丸过程中的能量转化及残余应力分布研究

本文建立了喷丸表面强化过程的三维有限元模型,研究了靶材的力学性能及弹丸喷射速度对能量转化率和残余应力分布的影响规律。通过对有限元计算结果的分析发现,杨氏模量与屈服强度之比E/&;#61555;y较大,应变硬化率较低的靶材喷丸效率较高。屈服强度的提高使得最大残余压应力变大,残余压应力场深度变小。应变硬化率和喷丸速度的提高均会使最大残余压应力及其深度变大,同时会使表面残余压应力减小并向拉应力转变。本文的研究结果从能量转化的角度为喷丸强化件材料的选择提供了理论基础     

铣削和喷丸工艺对TC4钛合金残余应力和半高宽的影响

采用X射线衍射法研究了TC4钛合金铣削及铣削加喷丸状态的残余应力场和半高宽分布。结果显示:铣削加工的TC4钛合金残余应力场和半高宽分布受到刀具的切削作用和接触塑性形变作用的共同影响;切削线速率越大,切削作用越强,则压缩残余应力和深度越小,线速率对表面半高宽影响不大;切削深度越大,塑性形变作用越强,使得残余应力分布越复杂,表面半高宽越大;喷丸强化引入了倒钩型残余应力场,最大残余压应力接近屈服强度,喷丸强化引起的塑性形变层深度大于铣削加工的,使喷丸强化前不同铣削加工的残余应力状态近一致化。