發(fā)布時間：2020-10-13 00:28

　　 伴隨著中國航空事業(yè)的飛速發(fā)展,人們對于材料性能的要求越來越高,淬火在提升材料性能方面扮演著一種重要的角色,被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。板料經(jīng)過淬火工藝后的加工變形、破裂、殘余應(yīng)力分布和大小、機(jī)械性能一直是我們所重點關(guān)注的問題。雖然淬火工藝能極大強(qiáng)化鋁合金的性能,但強(qiáng)烈的溫度梯度導(dǎo)致復(fù)雜的殘余應(yīng)力分布,直接造成了后續(xù)的加工變形。為了盡量減小淬火后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,合理的選擇淬火工藝是保證后續(xù)加工的必要條件,因此研究淬火工藝對鋁合金厚板殘余應(yīng)力的影響是一個亟待解決的問題。針對上述問題,本文研究了不同厚度的板材在相同介質(zhì)中進(jìn)行噴淋淬火和浸沒淬火所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力水平。首先對噴淋和浸沒淬火過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,通過盲孔法和裂紋柔度法進(jìn)行殘余應(yīng)力測試,對比分析后認(rèn)為:殘余應(yīng)力的分布趨勢,仿真值與實驗結(jié)果較為吻合。其次,通過研究厚向殘余應(yīng)力的分布狀態(tài),分析不同厚度鋁厚板噴淋淬火和浸沒淬火的工藝差異,結(jié)果表明:淬火冷卻速度和板材厚度是影響淬火后殘余應(yīng)力的關(guān)鍵因素,浸沒淬火殘余應(yīng)力在板厚70mm后無明顯增幅,而噴淋淬火增幅比較均勻,淬火冷卻速度越大殘余應(yīng)力越大;板厚在30mm以下采用噴淋淬火產(chǎn)生的殘余應(yīng)力很小,幾乎為零,而板厚從30mm增加到100mm過程中,噴淋淬火引起的表層壓應(yīng)力減小的幅度較心部拉應(yīng)力要快,30到60mm之間心部拉應(yīng)力的降幅不明顯,并且兩者之間的差異越來越小,呈下降趨勢;噴淋淬火與浸沒淬火的優(yōu)劣性隨著厚度的增加逐漸縮小。本文采用分級淬火時效后測硬度的方法測得了7075鋁合金的溫度-時間-性能(TTP)曲線,結(jié)合所獲得的淬火敏感區(qū)間將淬火過程分成三個階段:在高溫區(qū)和低溫區(qū)采用噴淋淬火,在中溫區(qū)采用浸沒淬火。分別對分段淬火與浸沒淬火進(jìn)行有限元仿真。得出7075鋁合金的鼻尖溫度大約在340℃左右,淬火敏感溫度區(qū)間在219~407℃之間;浸沒淬火后的鋁合金厚板表面壓應(yīng)力要比分段淬火的高出53.2%,而心部拉應(yīng)力則要高出70.6%。冷卻至室溫分段淬火所需時間要比浸沒長,合理制定淬火工藝能夠在減小殘余應(yīng)力的同時保持較好的合金性能。
【學(xué)位單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG156.3;TG146.21
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 超高強(qiáng)航空鋁合金的發(fā)展及應(yīng)用
        1.1.1 國內(nèi)外航空鋁合金發(fā)展歷程
        1.1.2 超高強(qiáng)鋁合金的應(yīng)用
    1.2 鋁合金熱處理工藝
    1.3 殘余應(yīng)力的研究
        1.3.1 殘余應(yīng)力的發(fā)展及分類
        1.3.2 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生
        1.3.3 殘余應(yīng)力的測量
    1.4 航空鋁合金淬火殘余應(yīng)力的研究
        1.4.1 淬火殘余應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理
        1.4.2 淬火殘余應(yīng)力數(shù)值模擬技術(shù)
    1.5 7 xxx系鋁合金淬火敏感性研究現(xiàn)狀
    1.6 本文研究的意義、內(nèi)容及方法
        1.6.1 研究的意義
        1.6.2 研究內(nèi)容與方法
第二章 淬火模擬過程溫度場及應(yīng)力場有限元理論
    2.1 引言
    2.2 淬火過程溫度場有限元計算
        2.2.1 溫度場控制方程及邊界條件
        2.2.2 瞬態(tài)溫度場變分原理
        2.2.3 有限元的空間離散
        2.2.4 有限元的時間離散
    2.3 淬火過程應(yīng)力場的有限元計算
        2.3.1 熱彈性問題
        2.3.2 熱彈塑性問題
        2.3.3 淬火過程應(yīng)力場的有限元求解
    2.4 本章小結(jié)
第三章 不同淬火方式下淬火殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 有限元軟件ABAQUS簡介
        3.2.1 ABAQUS軟件發(fā)展歷程
        3.2.2 ABAQUS軟件功能及模塊
    3.3 7075 鋁合金厚板淬火過程數(shù)值模擬
        3.3.1 基本假設(shè)條件
        3.3.2 浸沒與噴淋淬火有限元模型的建立
        3.3.3 準(zhǔn)耦合模擬計算流程
        3.3.4 淬火模擬結(jié)果的實驗驗證
    3.4 板厚對淬火殘余應(yīng)力的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 7075鋁合金淬火敏感性研究
    4.1 引言
    4.2 實驗方法與結(jié)果
        4.2.1 分級淬火實驗
        4.2.2 等溫保溫時間-硬度曲線
    4.3 7075 鋁合金TTP曲線
    4.4 分段淬火工藝
        4.4.1 分段淬火過程溫度場及應(yīng)力場分析
        4.4.2 分段淬火與浸沒淬火的對比
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的科研項目
致謝

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊夏煒;朱景川;來忠紅;劉勇;何東;農(nóng)智升;;A357鋁合金大型復(fù)雜薄壁構(gòu)件的淬火溫度場、殘余應(yīng)力及變形的有限元分析(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年06期

2 繆海平;王金亮;陳慧琴;;高強(qiáng)鋁合金厚板淬火殘余應(yīng)力數(shù)值分析[J];太原科技大學(xué)學(xué)報;2012年06期

3 劉勝膽;李承波;鄧運來;張新明;;時效對7055鋁合金厚板淬透性的影響[J];金屬學(xué)報;2012年03期

4 李淑明;廖凱;胡永會;;淬火溫度對7075鋁合金厚板殘余應(yīng)力的影響[J];熱加工工藝;2012年02期

5 朱才朝;羅家元;李大峰;鐘渝;李云;;基于流變應(yīng)力特性的鋁合金淬火殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及試驗研究[J];機(jī)械工程學(xué)報;2010年22期

6 楊守杰;楊霞;;高強(qiáng)度鋁合金的研究進(jìn)展[J];粉末冶金工業(yè);2010年05期

7 劉兵;彭超群;王日初;王小鋒;李婷婷;;大飛機(jī)用鋁合金的研究現(xiàn)狀及展望[J];中國有色金屬學(xué)報;2010年09期

8 龔海;吳運新;廖凱;;不同淬火工藝對7075鋁合金厚板殘余應(yīng)力的影響[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年04期

9 方華嬋;陳康華;巢宏;陳祥;葉登峰;;Al-Zn-Mg-Cu系超強(qiáng)鋁合金的研究現(xiàn)狀與展望[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;2009年06期

10 鄧運來;萬里;張勇;張新明;;固溶處理對鋁合金7050-T6淬透層深度的影響[J];金屬熱處理;2009年08期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 趙青;熱處理工藝對7075鋁合金組織和力學(xué)性能的影響[D];鄭州大學(xué);2012年

2 姚燦陽;7050鋁合金厚板淬火溫度場及內(nèi)應(yīng)力場的數(shù)值模擬研究[D];中南大學(xué);2007年

本文編號：2838493