【摘要】：高強(qiáng)鋁合金厚板制備的整體薄壁結(jié)構(gòu)件具有質(zhì)量輕和強(qiáng)度高等特點(diǎn),常被應(yīng)用于飛機(jī)的生產(chǎn)制造中。但是此類薄壁件在加工和表面處理時(shí)會(huì)引入大量的殘余應(yīng)力,帶來(lái)了結(jié)構(gòu)尺寸的不穩(wěn)定性。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)有色金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效實(shí)驗(yàn),從微觀和宏觀兩個(gè)方面研究了振動(dòng)時(shí)效工藝對(duì)于7075鋁合金薄壁構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性的影響,研究工作如下:1.研究了振動(dòng)時(shí)效(VSR)工藝對(duì)鋁合金薄壁構(gòu)件應(yīng)力松弛的影響在VSR提供的循環(huán)載荷下,殘余壓或拉應(yīng)力峰值層優(yōu)先發(fā)生應(yīng)力松弛。殘余應(yīng)力的消減情況與其大小有著必然的聯(lián)系,當(dāng)表面應(yīng)力越高,應(yīng)力松弛的效果越好。實(shí)驗(yàn)證明VSR可以有效將其表面應(yīng)力峰值消減22%～32%。2.從宏觀和微觀方面揭示了振動(dòng)時(shí)效作用機(jī)理本文基于包辛格效應(yīng)和位錯(cuò)理論總結(jié)了振動(dòng)時(shí)效消減殘余應(yīng)力的宏觀和微觀機(jī)理,基于蠕變理論提出了振動(dòng)時(shí)效與循環(huán)蠕變?cè)诹W(xué)本質(zhì)上的相關(guān)性。通過(guò)XRD分析后發(fā)現(xiàn),振動(dòng)時(shí)效有效地改善了材料的表面特性,并能夠使晶粒細(xì)化,表面顯微硬度提高。說(shuō)明了 VSR工藝對(duì)構(gòu)件改善材料表面特性有積極作用。3.振動(dòng)時(shí)效對(duì)鋁合金薄壁構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性有積極作用噴丸零件的尺寸不穩(wěn)定,主要是由于噴丸導(dǎo)致材料表層塑性變形不充分、不均勻所導(dǎo)致。VSR技術(shù)有效的消除和均化了表層殘余應(yīng)力,避免了表層變形和表面硬化的不均勻現(xiàn)象,削弱了零件尺寸不穩(wěn)定因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明:VSR有助于工件尺寸穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.21
【圖文】：

圖１．２鋁合金整體薄壁構(gòu)件逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ａｌｕｍｉｎｕｍ邋ａｌｌｏｙ邋ｉｎｔｅｇｒａｌ邋ｔｈｉｎ－ｗａｌｌｅｄ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ逡逑圖１．２為鋁合金整體薄壁構(gòu)件。可以肯定的是，鋁合金整體薄壁構(gòu)件在航空航天逡逑領(lǐng)域有廣泛而有效的應(yīng)用。但上述存在的問(wèn)題暴露出來(lái)的難點(diǎn)也是急需解決的問(wèn)題。逡逑１．２振動(dòng)時(shí)效概況逡逑１．２．１振動(dòng)時(shí)效簡(jiǎn)介逡逑殘余應(yīng)力（Ｒｅｓｉｄｕａｌ邋Ｓｔｒｅｓｓ）是指在零件的機(jī)械制造加工過(guò)程中，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生逡逑的應(yīng)力。當(dāng)外力撤去，在無(wú)外力的作用下，以平衡的狀態(tài)存在于物體內(nèi)部的應(yīng)力。從逡逑概念可以看出，殘余應(yīng)力不是單純的一個(gè)數(shù)值，而是一個(gè)分部狀態(tài)或稱為殘余應(yīng)力場(chǎng)。逡逑在實(shí)際的工程應(yīng)用當(dāng)中會(huì)遇到各種殘余應(yīng)力所帶來(lái)的問(wèn)題，例如：構(gòu)件形變、疲勞失逡逑效，應(yīng)力腐蝕斷裂等。因此，如何有效的消除和均化構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力是目前學(xué)術(shù)逡逑界討論的焦點(diǎn)。逡逑在工程應(yīng)用中常常采取時(shí)效的方式來(lái)消減消減金屬殘余應(yīng)力，主要三種時(shí)效方式逡逑分別是熱時(shí)效、自然時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效。逡逑１）熱時(shí)效（ＴＳＲ，Ｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｒｅｌｉｅｆ）是最常用的消除殘余應(yīng)力的方法之一。圖逡逑１．３為大型熱時(shí)效爐。其工藝原理是在通過(guò)高溫來(lái)降低材料本身的屈服極限

中南林業(yè)科技大學(xué)碩士學(xué)位論文邐第一章緒論逡逑講，熱時(shí)效可以消除構(gòu)件內(nèi)部５０％以上的殘余應(yīng)力Ｗ。如今隨著鋼鐵行業(yè)的不斷創(chuàng)新逡逑與進(jìn)步，傳統(tǒng)熱時(shí)效的工藝技術(shù)更加成熟，相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)也愈加完善。熱時(shí)效工藝逡逑在工程方面主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)，但是也存在著許多的不足。例如需要很大的設(shè)逡逑備方面的投入；工藝方面要求非常嚴(yán)格，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響時(shí)效的效果｜６１；構(gòu)逡逑件必須要匹配退火爐的尺寸，通常大型結(jié)構(gòu)件要定制大型號(hào)的退火爐，這使得成本非逡逑常高昂？，同時(shí)熱時(shí)效對(duì)能源的消耗是不可忽視的問(wèn)題，地球上的化石能源正在逐年遞逡逑減，環(huán)保高效的時(shí)效方法是一直以來(lái)追求的目標(biāo)。逡逑

圖１．４大型工件的振動(dòng)時(shí)效逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋ＶＳＲ邋ｏｆ邋ｌａｒｇｅ邋ｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ逡逑圖１．４為大型工件的振動(dòng)時(shí)效。雖然ＶＳＲ的優(yōu)點(diǎn)很多，但是還是會(huì)受到一定條逡逑件的制約。盡管ＶＳＲ在實(shí)踐己經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是振動(dòng)時(shí)效在交變應(yīng)力作用逡逑下殘余應(yīng)力的削減機(jī)理仍然不能很有說(shuō)服力。目前ＶＳＲ在黑色金屬領(lǐng)域應(yīng)用比較廣逡逑泛，對(duì)于鑄鐵件和焊接件的ＶＳＲ處理，效果比較明顯。從宏觀方面來(lái)看，ＶＳＲ方法逡逑用于改善金屬性能，特別是改善機(jī)械性能和釋放殘余應(yīng)力方面有顯著的效果［１３＿１６］。其逡逑效果主要集中在材料屈服后的殘余應(yīng)力降低，例如通過(guò)時(shí)效來(lái)提高波紋管尺寸穩(wěn)定性，逡逑降低殘余應(yīng)力［｜７］，以及對(duì)焊接件進(jìn)行高頻振動(dòng)后的應(yīng)力消減等［１８＿１９］。在有色金屬的應(yīng)逡逑用方面，學(xué)術(shù)界正在進(jìn)行摸索和探究，尤其是鋁合金在工程中的廣泛應(yīng)用，如中南大逡逑學(xué)的沈華龍選用鋁合金厚板，對(duì)不同振動(dòng)時(shí)效工藝進(jìn)行了研究探討郭俊康、胡永逡逑會(huì)在鋁合金厚板振動(dòng)時(shí)效削減殘余應(yīng)力機(jī)理方面進(jìn)行了探宄然而在鋁合金框架逡逑件的應(yīng)用方面寥寥無(wú)幾

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2800785