本文關(guān)鍵詞：2195鋁鋰合金板材熱變形-淬火復(fù)合成形規(guī)律與強(qiáng)化機(jī)制

  更多相關(guān)文章： 2195鋁鋰合金 熱變形-淬火復(fù)合成形 冷熱組合模 變形規(guī)律 強(qiáng)化機(jī)制 組織演變

【摘要】：為滿足新一代運(yùn)載火箭發(fā)展要求,提高火箭的有效運(yùn)載能力,迫切需要實(shí)現(xiàn)箭體結(jié)構(gòu)零件輕量化。輕質(zhì)高強(qiáng)的鋁鋰合金具有廣泛的應(yīng)用前景。為解決鋁鋰合金薄壁零件常溫成形易開裂、回彈大以及成形后熱處理變形大的難題,本文提出了基于冷熱組合模的熱變形-淬火復(fù)合成形方法,將成形和熱處理相結(jié)合,同時(shí)實(shí)現(xiàn)零件形狀和性能控制。本文以新一代箭體材料2195鋁鋰合金板材為主要研究對象,揭示固溶熱變形機(jī)理和高溫形變熱處理強(qiáng)化機(jī)制,探索不同冷熱模具淬火條件下的強(qiáng)化規(guī)律,為實(shí)際工藝制定提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。通過熱拉伸試驗(yàn)研究了不同固溶溫度(460-540℃)和應(yīng)變速率(0.01-1s-1)條件下熱態(tài)力學(xué)性能,分析了拉伸變形過程中流動(dòng)應(yīng)力變化特征,建立了描述流動(dòng)應(yīng)力變化的本構(gòu)模型。通過熱態(tài)氣壓脹形試驗(yàn),研究了氣壓加載速度對充分固溶后板材在雙拉應(yīng)力狀態(tài)下的變形行為的影響規(guī)律,分析了不同脹形階段的輪廓變化和壁厚分布規(guī)律,揭示了應(yīng)變強(qiáng)化和應(yīng)變速率強(qiáng)化對變形均勻性的調(diào)節(jié)機(jī)制�？焖偌訅簵l件下,應(yīng)變強(qiáng)化協(xié)調(diào)能力明顯增強(qiáng),使變形轉(zhuǎn)移到臨近變形抗力相對較小的區(qū)域,避免了集中變形。變形后期應(yīng)變速率的增加,進(jìn)一步促進(jìn)了應(yīng)變速率強(qiáng)化對均勻變形的調(diào)節(jié)作用。通過SEM、EBSD、TEM分析測試方法,研究了不同固溶溫度和應(yīng)變速率下的熱變形組織演變規(guī)律,揭示了固溶熱變形微觀物理機(jī)制。變形機(jī)制主要為晶內(nèi)滑移,無晶粒異常長大。軟化機(jī)制主要取決于變形速度和變形程度,當(dāng)變形速度較快(1s-1)時(shí),為動(dòng)態(tài)回復(fù);變形速度較慢(0.01-0.1s-1)時(shí),變形前期的動(dòng)態(tài)回復(fù)能夠促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生。斷裂機(jī)制則主要取決于固溶溫度,固溶溫度較低(460℃)時(shí)為微孔聚集型的穿晶斷裂;固溶溫度較高時(shí)為穿晶斷裂和沿晶斷裂的混合形式,且固溶溫度越高,沿晶斷裂比例越大。通過完全固溶條件下的單向拉伸和氣壓脹形試驗(yàn),研究了不同應(yīng)變速率(0.01-1s-1)和應(yīng)變(0.68)下變形對時(shí)效強(qiáng)化的影響規(guī)律。固溶熱變形能夠促進(jìn)時(shí)效強(qiáng)化,硬度隨單拉應(yīng)力狀態(tài)變形增加而增加,隨雙拉應(yīng)力狀態(tài)變形先增加而后保持不變。通過TEM表征了析出相及其分布規(guī)律,揭示了固溶熱變形對時(shí)效析出的促進(jìn)機(jī)制,表現(xiàn)為固溶熱變形導(dǎo)致位錯(cuò)和亞晶界形成,為T1相提供了更多的形核質(zhì)點(diǎn),使其大量彌散析出,進(jìn)而促進(jìn)了時(shí)效強(qiáng)化。并且,促進(jìn)作用主要取決于變形程度,變形速度的影響相對較小。通過熱變形-淬火復(fù)合成形實(shí)驗(yàn),分析了U型截面和雙曲率截面試件的回彈規(guī)律,研究了不同冷熱模具組合條件下的強(qiáng)化規(guī)律,獲得了強(qiáng)化效果調(diào)控的模具溫度窗口。熱變形-淬火復(fù)合成形過程中,回彈顯著降低,U型試件法蘭回彈角小于0.1o,成形試件尺寸精度高。對于不同強(qiáng)度級別的鋁合金板材,成形試件在常溫模具內(nèi)冷卻時(shí)均能獲得98%以上的峰時(shí)效強(qiáng)度水平。模具溫度在超過200℃以后,強(qiáng)化效果隨模具溫度升高而降低。冷熱組合模具成形時(shí),冷上模冷卻仍可實(shí)現(xiàn)98%以上的峰時(shí)效強(qiáng)化效果,可通過提高熱下模溫度來減緩板材溫度下降,且不會影響后續(xù)的強(qiáng)化效果。
【關(guān)鍵詞】：2195鋁鋰合金 熱變形-淬火復(fù)合成形 冷熱組合模 變形規(guī)律 強(qiáng)化機(jī)制 組織演變
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG156.3;V252
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-35
• 1.1 課題背景15
• 1.2 鋁鋰合金及在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀15-18
• 1.3 熱變形-淬火復(fù)合工藝研究進(jìn)展18-24
• 1.3.1 高強(qiáng)鋼熱變形-淬火復(fù)合成形技術(shù)及研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 鋁合金熱變形-淬火復(fù)合成形技術(shù)及研究現(xiàn)狀20-24
• 1.4 鋁合金熱變形組織演變研究進(jìn)展24-27
• 1.5 鋁合金熱處理強(qiáng)化機(jī)制研究進(jìn)展27-32
• 1.5.1 固溶及淬火敏感性28-29
• 1.5.2 時(shí)效析出行為29-30
• 1.5.3 沉積強(qiáng)化機(jī)制30-32
• 1.6 基于冷熱組合模的熱變形-淬火復(fù)合工藝32-33
• 1.7 課題研究的意義和主要內(nèi)容33-35
• 第2章 試件與研究方法35-43
• 2.1 試件與材料35-36
• 2.2 熱變形-淬火復(fù)合成形裝置36-38
• 2.3 熱變形-淬火復(fù)合成形實(shí)驗(yàn)研究方法38-39
• 2.4 固溶熱變形行為研究方法39-41
• 2.4.1 單拉變形行為測試方法39-40
• 2.4.2 雙拉變形行為測試方法40-41
• 2.5 組織性能分析測試方法41-43
• 2.5.1 力學(xué)性能測試41
• 2.5.2 三維型面測量41-42
• 2.5.3 掃描電子顯微鏡（SEM）分析42
• 2.5.4 透射電子顯微鏡（TEM）分析42-43
• 第3章 2195鋁鋰合金板材固溶熱變形行為43-70
• 3.1 引言43
• 3.2 固溶熱拉伸變形行為43-54
• 3.2.1 熱態(tài)力學(xué)性能44-46
• 3.2.2 流動(dòng)應(yīng)力變化規(guī)律46-48
• 3.2.3 熱態(tài)變形本構(gòu)關(guān)系48-54
• 3.3 固溶熱氣壓脹形行為54-67
• 3.3.1 氣壓加載方式55-56
• 3.3.2 極限變形能力56-57
• 3.3.3 脹形件輪廓分析57-61
• 3.3.4 脹形件壁厚分布規(guī)律61-63
• 3.3.5 熱態(tài)氣壓脹形力學(xué)分析63-67
• 3.4 固溶態(tài)硬脆性和非硬脆性分析67-68
• 3.5 本章小結(jié)68-70
• 第4章 2195鋁鋰合金板材固溶熱變形微觀機(jī)理70-94
• 4.1 引言70
• 4.2 單拉應(yīng)力狀態(tài)下變形組織演變規(guī)律70-77
• 4.2.1 拉伸變形晶粒變化70-73
• 4.2.2 拉伸變形織構(gòu)演變73-74
• 4.2.3 拉伸斷口形貌分析74-77
• 4.3 雙拉應(yīng)力狀態(tài)下變形組織演變規(guī)律77-84
• 4.3.1 氣壓脹形晶粒變化77-81
• 4.3.2 氣壓脹形織構(gòu)演變81-82
• 4.3.3 脹形斷口形貌分析82-84
• 4.4 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下變形組織演變規(guī)律84-87
• 4.4.1 晶粒變化85-86
• 4.4.2 織構(gòu)變化86-87
• 4.5 固溶熱變形的微觀物理機(jī)制87-92
• 4.5.1 熱態(tài)變形機(jī)制87-88
• 4.5.2 熱變形過程硬化機(jī)制88-89
• 4.5.3 熱變形過程軟化機(jī)制89-91
• 4.5.4 熱變形過程斷裂機(jī)制91-92
• 4.6 本章小結(jié)92-94
• 第5章 2195鋁鋰合金板材熱變形-淬火復(fù)合強(qiáng)化機(jī)制94-107
• 5.1 引言94
• 5.2 不同熱處理?xiàng)l件下板材強(qiáng)化規(guī)律94-98
• 5.2.1 固溶條件對板材強(qiáng)度的影響95
• 5.2.2 冷卻條件對板材強(qiáng)度的影響95-96
• 5.2.3 時(shí)效條件對板材強(qiáng)度的影響96-97
• 5.2.4 常溫變形對板材強(qiáng)度的影響97-98
• 5.3 固溶熱變形對時(shí)效強(qiáng)化的影響規(guī)律98-101
• 5.3.1 單拉應(yīng)力狀態(tài)下變形對時(shí)效強(qiáng)化的影響98-99
• 5.3.2 雙向應(yīng)力狀態(tài)下變形對時(shí)效強(qiáng)化的影響99-100
• 5.3.3 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下變形對時(shí)效強(qiáng)化的影響100-101
• 5.4 2195鋁鋰合金熱處理強(qiáng)化機(jī)制分析101-105
• 5.4.1 峰時(shí)效條件強(qiáng)化相分布101-102
• 5.4.2 強(qiáng)化相析出與粗化規(guī)律102-104
• 5.4.3 固溶熱變形對時(shí)效強(qiáng)化的促進(jìn)機(jī)制104-105
• 5.5 本章小結(jié)105-107
• 第6章 鋁合金板材熱變形-淬火復(fù)合成形實(shí)驗(yàn)研究107-123
• 6.1 引言107
• 6.2 熱變形-淬火復(fù)合成形回彈規(guī)律107-112
• 6.2.1 U型截面試件回彈規(guī)律107-110
• 6.2.2 雙曲率試件回彈規(guī)律110-112
• 6.3 不同冷熱模具組合條件下強(qiáng)化規(guī)律112-119
• 6.3.1 等溫模具成形時(shí)的強(qiáng)化規(guī)律113-116
• 6.3.2 冷熱組合模具成形時(shí)的強(qiáng)化規(guī)律116-119
• 6.4 不同冷熱模具組合條件下厚向強(qiáng)化規(guī)律119-121
• 6.4.1 等溫模具成形時(shí)強(qiáng)化規(guī)律120
• 6.4.2 冷熱組合模具成形時(shí)強(qiáng)化規(guī)律120-121
• 6.5 本章小結(jié)121-123
• 結(jié)論123-125
• 創(chuàng)新點(diǎn)125-126
• 參考文獻(xiàn)126-133
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果133-135
• 致謝135-136
• 個(gè)人簡歷136

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6 賈延?xùn)|;曹福洋;寧志良;孫曉兵;孫劍飛;;噴射成形Al-22Si-5Fe-3Cu-1Mg合金的熱變形行為(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年S2期

7 左秀榮;樊彬彬;仲志國;吳欣鳳;李廣欽;崔海超;孫海斌;;6063鋁合金熱變形行為的研究[J];特種鑄造及有色合金;2007年01期

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1 楊亮;耿志宇;董建新;張麥倉;;耐蝕825合金的熱變形行為及熱擠壓工藝數(shù)值模擬研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

2 劉杰;王冠;李落星;;7N01鋁合金熱變形行為研究[A];2008年中國機(jī)械工程學(xué)會年會暨甘肅省學(xué)術(shù)年會文集[C];2008年

3 尤振平;王博;惠松驍;葉文君;于洋;劉睿;;Ti5Mo5V2Cr3Al合金熱變形行為[A];第十四屆全國鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會論文集（下冊）[C];2010年

4 曲敬龍;杜金輝;畢中南;王民慶;張繼;吳貴林;;均勻化態(tài)GH4720Li合金的熱變形行為[A];第十二屆中國高溫合金年會論文集[C];2011年

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6 徐光;趙嘉蓉;趙剛;張?jiān)葡?成小軍;蔣燦東;余曉清;尋民定;;超低碳鋼不同相區(qū)熱變形行為比較[A];薄板坯連鑄連軋技術(shù)交流與開發(fā)協(xié)會第三次技術(shù)交流會論文集[C];2005年

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1 楊曉雅;核電用316LN奧氏體不銹鋼熱變形組織演變與斷裂行為[D];北京科技大學(xué);2016年

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5 李桂華;復(fù)雜規(guī)則曲面機(jī)械零件的熱變形理論及應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

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1 王曉輝;USS122超高強(qiáng)度不銹鋼熱變形行為與強(qiáng)韌化機(jī)理的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

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3 靳學(xué)澤;Mg-7Gd-5Y-0.6Zn-0.9Zr鎂合金熱變形行為及熱旋組織性能演變[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

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6 劉誠;TC4-DT鈦合金熱變形行為及顯微組織演變的模擬研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

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8 鄭群輝;TC27鈦合金的熱變形行為及其組織演變規(guī)律[D];南昌航空大學(xué);2015年

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10 王亞飛;B250P含磷高強(qiáng)鋼熱變形行為及鐵素體區(qū)熱軋工藝研究[D];東北大學(xué);2014年

，

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