【摘要】：隨著人們對節(jié)能減排和汽車輕量化的日益重視,越來越多的鋁合金被用于制造汽車車身零件。為了解決鋁合金板料成形中的破裂、回彈及熱處理過程中的熱變形問題,可熱處理強化鋁合金板料的熱沖壓技術(shù)應(yīng)用而生,且處于初步研究階段。但固溶、時效時間長,零件表面易損傷等問題限制了該技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用。為了解決上述問題,本文以高強鋁合金6061和7075板料為研究對象,針對其高溫流變行為及本構(gòu)模型、熱沖壓生產(chǎn)時的高效固溶和時效工藝及流程控制、熱沖壓成形過程中的高溫摩擦和潤滑行為及摩擦系數(shù)測量、全尺寸復(fù)雜鋁合金零件的熱沖壓成形工藝及破裂機理等方面展開了研究�；跓釠_壓成形性研究及數(shù)值模擬的需求,采用高溫拉伸實驗獲得了6061-T6和7075-T6兩種鋁合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,分別使用Cowper Symonds和應(yīng)變修正的Arrhenius本構(gòu)模型對其高溫流變行為進行了表征,并分析比較了兩種本構(gòu)模型對流變應(yīng)力的預(yù)測能力。固溶溫度和時間是鋁合金熱沖壓中的重要參數(shù),因此研究了不同固溶溫度和時間對6061和7075鋁合金力學(xué)性能的影響,確定了兩種鋁合金的固溶溫度和時間�；谟邢薏罘址▽�6061鋁合金的固溶過程進行了數(shù)值模擬,結(jié)合理論分析和實驗驗證計算結(jié)果的合理性和可靠性,為鋁合金固溶工藝優(yōu)化提供參考和指導(dǎo)。在上述基礎(chǔ)上提出了鋁合金的高效固溶工藝,利用在鋁合金表面噴涂BN等方法提升了鋁合金表面的發(fā)射率(吸收率),使得鋁合金固溶加熱時間縮短到3~5min;并且噴涂的BN在成形過程中可以當(dāng)做潤滑劑使用,大大提升鋁合金熱沖壓過程中的成形性�；诳s短時效時間和提升鋁合金熱沖壓生產(chǎn)流程連續(xù)性的需求,研究了6061和7075兩種鋁合金的停放效應(yīng);結(jié)合熱沖壓工藝及汽車工業(yè)中的烤漆處理對6061和7075鋁合金進行了熱沖壓時效優(yōu)化研究;并在上述基礎(chǔ)上研究了鋁合金熱沖壓生產(chǎn)的流程控制。最終6061鋁合金熱沖壓后的預(yù)時效處理縮短到5~10min;7075獲得不低于95%的供貨態(tài)T6強度時時效時間縮短到1~6h,縮短為原來的4.2%~25%;高效率熱沖壓工藝提升了6061和7075鋁合金熱沖壓生產(chǎn)流程的連續(xù)性,降低了設(shè)備投入和能耗。板料與模具之間的摩擦磨損是鋁合金熱沖壓生產(chǎn)中不可忽視的問題,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命。使用高溫摩擦試驗機UMT-Tribolab研究了6061鋁合金在不同法向載荷和溫度下的摩擦行為,測量了摩擦系數(shù)。在此基礎(chǔ)上,為了更加真實模擬鋁合金熱沖壓過程中板料與模具之間的摩擦磨損行為,利用課題組自行研發(fā)的高溫摩擦試驗機研究了6061鋁合金在不同溫度和潤滑條件下的摩擦行為,測量了摩擦系數(shù)。綜合兩種實驗裝置的測試結(jié)果,闡明了鋁合金熱沖壓過程中的摩擦磨損機理,獲得了干摩擦和潤滑條件下的摩擦系數(shù),為鋁合金熱沖壓的數(shù)值模擬和實際生產(chǎn)工藝提供了參考。為了研究鋁合金熱沖壓生產(chǎn)中的成形性及潤滑,采用6061-T6和7075-T6鋁合金在工業(yè)生產(chǎn)線上熱沖壓成形了全尺寸的B柱,并結(jié)合熱拉伸實驗、摩擦實驗和有限元數(shù)值模擬闡明了鋁合金熱沖壓過程中零件破裂的原因,提出了避免鋁合金在熱沖壓過程中破裂的措施,為工業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
【圖文】：

1-1 2009-2017 年中國汽車產(chǎn)銷量（根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)整uction and sales of automobile in China in 2009~2017 (soure: China Aation)

2圖 1-2 部分國家和組織乘用車 CO2排放標準和燃料消耗量標準（數(shù)據(jù)來源：Novelis 公司）gure 1-2 Passenger car CO2emissions and fuel consumption in different countries or organizaoure: Novelis)有關(guān)研究表明，，乘用車重量每減少10%，可節(jié)約燃油6%-8%，并且減少排放4% 1-3 表示的是不同重量乘用車百公里燃油消耗量的實測值以及擬合曲線�？梢钥垂镉秃暮推囍亓拷瞥删�性關(guān)系。以車身重量為 1500 kg 為例，用圖 1-3 中
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG306;TG146.21

【參考文獻】

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本文編號：2628429