高強(qiáng)鋁合金AA7075同步淬火熱成形變形行為及關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-08 08:58
同步淬火熱成形新工藝可以有效解決可熱處理強(qiáng)化鋁合金室溫塑性低、成形零件后續(xù)熱處理形狀畸變問(wèn)題,具有高強(qiáng)鋁合金熱成形過(guò)程中實(shí)現(xiàn)控形控性的突出優(yōu)點(diǎn),但該技術(shù)的發(fā)展需解決固溶狀態(tài)鋁合金板材塑性變形行為及形變熱處理等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本文針對(duì)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)蒙皮、隔框、長(zhǎng)桁等重要受力結(jié)構(gòu)件的可熱處理強(qiáng)化AA7075高強(qiáng)鋁合金同步淬火熱成形工藝,采用試驗(yàn)研究、理論分析及數(shù)值分析對(duì)其涉及的變形行為、微觀組織演變及成形后自然時(shí)效變形行為等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本文的主要工作及相關(guān)成果如下:(1)通過(guò)溫度在200-480℃、應(yīng)變速率在0.01-10s-1范圍內(nèi)的單軸拉伸試驗(yàn)研究了AA7075同步淬火熱成形流變行為,獲得了溫度及應(yīng)變速率對(duì)其影響規(guī)律。構(gòu)建并對(duì)比了表征流變行為的多種本構(gòu)模型,結(jié)果表明:(1)改進(jìn)的Arrhenius方程及Zerilli-Armstrong模型分別適于預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)流變及應(yīng)變強(qiáng)化行為;(2)分別基于Johnson-Cook及Misio?ek的改進(jìn)模型對(duì)兩種特性流變行為均能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè),改進(jìn)Misio?ek模型形式更為簡(jiǎn)潔適用于定義AA7075同步淬火熱成形本構(gòu)...
【文章來(lái)源】:南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:186 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
注釋表
第一章 緒論
1.1 課題研究背景
1.2 鋁合金沖壓工藝及熱處理技術(shù)
1.2.1 鋁合金室溫沖壓工藝
1.2.2 鋁合金溫、熱沖壓工藝
1.2.3 可熱處理強(qiáng)化鋁合金熱處理技術(shù)
1.4 同步淬火熱成形工藝研究現(xiàn)狀
1.4.1 高強(qiáng)鋼熱沖壓成形
1.4.2 可熱處理強(qiáng)化鋁合金同步淬火熱成形
1.5 研究目的與意義及本文工作
1.5.1 研究目的與意義
1.5.2 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 AA7075同步淬火熱成形變形行為試驗(yàn)方法
2.1 引言
2.2 AA7075-T6板材材料成分與基本性能
2.3 AA7075試驗(yàn)熱處理工藝路線(xiàn)
2.4 同步淬火熱成形變形行為試驗(yàn)方法
2.4.1 流變行為單軸拉伸試驗(yàn)
2.4.2 熱成形極限圖Nakazima試驗(yàn)
2.5 同步淬火熱成形后續(xù)自然時(shí)效性能測(cè)試
2.5.1 單軸拉伸試驗(yàn)
2.5.2 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)
2.5.3 成形極限圖試驗(yàn)
2.5.4 極限拉伸比試驗(yàn)
2.4.3 微觀組織觀測(cè)
第三章 AA7075同步淬火熱成形流變行為與本構(gòu)模型研究
3.1 引言
3.2 變形條件對(duì)流變行為的影響
3.2.1 加載取向?qū)α髯冃袨榈挠绊?br> 3.2.2 溫度對(duì)流變行為的影響
3.2.3 應(yīng)變速率對(duì)流變行為的影響
3.2.4 淬火速率對(duì)流變行為的影響
3.3 本構(gòu)模型構(gòu)建
3.3.1 唯象本構(gòu)模型
3.3.2 連續(xù)損傷機(jī)理本構(gòu)模型
3.4 斷口形貌分析
3.5 本章小結(jié)
第四章 AA7075同步淬火熱成形過(guò)程組織演變及預(yù)測(cè)
4.1 引言
4.2 熱處理路徑對(duì)未變形區(qū)域組織影響
4.3 同步淬火熱成形過(guò)程微觀組織演變
4.3.1 固溶處理后未變形區(qū)域微觀組織
4.3.2 應(yīng)變速率對(duì)熱變形微觀組織影響
4.3.3 應(yīng)變量對(duì)熱變形微觀組織影響
4.3.4 變形溫度對(duì)熱變形微觀組織影響
4.4 同步淬火熱成形動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及預(yù)測(cè)
4.4.1 AA7075鋁合金同步淬火熱成形晶粒尺寸及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)
4.4.2 變形條件對(duì)晶粒尺寸及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)影響分析
4.4.3 AA7075鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶預(yù)測(cè)
4.5 本章小結(jié)
第五章 AA7075同步淬火熱成形熱成形極限
5.1 引言
5.2 成形極限圖
5.3 熱成形極限理論預(yù)測(cè)
5.3.1 考慮凹槽應(yīng)變率效應(yīng)的M-K成形極限預(yù)測(cè)
5.3.2 基于連續(xù)損傷機(jī)理的成形極限預(yù)測(cè)
5.4 復(fù)雜應(yīng)變路徑下的微觀組織演變
5.5 復(fù)雜應(yīng)變路徑下的斷口形貌
5.6 本章小結(jié)
第六章 AA7075同步淬火熱成形后時(shí)效強(qiáng)化行為
6.1 引言
6.2 同步淬火熱成形后續(xù)時(shí)效強(qiáng)化機(jī)理
6.3 自然時(shí)效強(qiáng)化后的材料性能
6.3.1 試驗(yàn)結(jié)果及分析
6.3.2 自然時(shí)效強(qiáng)化預(yù)測(cè)模型
6.4 成形性能
6.4.1 成形極限圖
6.4.2 極限拉深比
6.5 平面斷裂失效行為
6.7 本章小結(jié)
第七章 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形數(shù)值分析及工藝應(yīng)用
7.1 引言
7.2 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形有限元模型構(gòu)建
7.2.1 基礎(chǔ)非等溫有限元模型
7.2.2 有限元模型參數(shù)優(yōu)化
7.3 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形數(shù)值分析
7.3.1 不同本構(gòu)模型應(yīng)用的結(jié)果比較分析
7.3.2 不同工藝條件的結(jié)果分析
7.3.3 優(yōu)化的成形工藝參數(shù)
7.4 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形
7.4.1 成形模具及成形設(shè)備
7.4.2 成形工藝實(shí)施
7.4.3 成形質(zhì)量分析
7.5 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
8.1 本文研究?jī)?nèi)容與結(jié)論
8.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
8.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 唯象本構(gòu)模型參數(shù)
c計(jì)算函數(shù)參數(shù)">附錄2 基于M-K模型的失效厚度比f(wàn)c計(jì)算函數(shù)參數(shù)
附錄3 基于連續(xù)損傷機(jī)理模型參數(shù)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀博士學(xué)位期間參加科研項(xiàng)目情況
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鋁合金在中國(guó)民用航空器上的應(yīng)用[J]. 王國(guó)軍,王祝堂. 輕合金加工技術(shù). 2017(11)
[2]鋁合金馬鞍形件充液成形工藝模擬分析[J]. 孫志瑩,郎利輝,孔德帥. 精密成形工程. 2015(01)
[3]固溶處理對(duì)汽車(chē)用7075鋁合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 王亮亮. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(05)
[4]等通道轉(zhuǎn)角擠壓7075鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織晶粒度預(yù)報(bào)與性能分析[J]. 楊棟,陳文琳,吳躍. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(06)
[5]7075鋁合金熱變形時(shí)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒度演化模型[J]. 楊棟,陳文琳,王少陽(yáng),馬勇,張金鵬,周瑞,趙亞培,王欣芳. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2013(10)
[6]鋁合金汽車(chē)板應(yīng)用及生產(chǎn)現(xiàn)狀[J]. 王丹. 上海有色金屬. 2013(03)
[7]航空航天變形鋁合金的進(jìn)展(1)[J]. 王建國(guó),王祝堂. 輕合金加工技術(shù). 2013(08)
[8]擠壓態(tài)7075鋁合金再結(jié)晶經(jīng)驗(yàn)?zāi)P图皯?yīng)用[J]. 郭海龍,孫志超,楊合. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2013(06)
[9]基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)預(yù)測(cè)7075鋁合金熱沖壓成形極限圖[J]. 莊蔚敏,曹德闖,葉輝. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2014(02)
[10]鋁合金汽車(chē)車(chē)身板應(yīng)用現(xiàn)狀及需求前景[J]. 詹志強(qiáng). 有色金屬加工. 2012(06)
博士論文
[1]AA2024鋁合金同步冷卻熱成形工藝應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 陳國(guó)亮.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]AA6082鋁合金熱沖壓成形控性規(guī)律研究及工藝優(yōu)化[D]. 馬聞?dòng)?北京科技大學(xué) 2016
[3]鋁合金薄板橡皮囊液壓成形屈曲機(jī)理與控制[D]. 涂集林.西北工業(yè)大學(xué) 2016
碩士論文
[1]2219鋁合金拼焊內(nèi)層板的雙板液壓成形工藝研究[D]. 周久紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]5754鋁合金板熱成形性能研究及應(yīng)用[D]. 尹尚豹.華中科技大學(xué) 2016
[3]5A06鋁合金筒形件雙向加壓拉深成形研究[D]. 徐照.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]7050鋁合金大鍛件鍛造工藝仿真與再結(jié)晶組織模擬[D]. 崔金棟.中南大學(xué) 2006
本文編號(hào):2904822
【文章來(lái)源】:南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:186 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
注釋表
第一章 緒論
1.1 課題研究背景
1.2 鋁合金沖壓工藝及熱處理技術(shù)
1.2.1 鋁合金室溫沖壓工藝
1.2.2 鋁合金溫、熱沖壓工藝
1.2.3 可熱處理強(qiáng)化鋁合金熱處理技術(shù)
1.4 同步淬火熱成形工藝研究現(xiàn)狀
1.4.1 高強(qiáng)鋼熱沖壓成形
1.4.2 可熱處理強(qiáng)化鋁合金同步淬火熱成形
1.5 研究目的與意義及本文工作
1.5.1 研究目的與意義
1.5.2 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 AA7075同步淬火熱成形變形行為試驗(yàn)方法
2.1 引言
2.2 AA7075-T6板材材料成分與基本性能
2.3 AA7075試驗(yàn)熱處理工藝路線(xiàn)
2.4 同步淬火熱成形變形行為試驗(yàn)方法
2.4.1 流變行為單軸拉伸試驗(yàn)
2.4.2 熱成形極限圖Nakazima試驗(yàn)
2.5 同步淬火熱成形后續(xù)自然時(shí)效性能測(cè)試
2.5.1 單軸拉伸試驗(yàn)
2.5.2 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)
2.5.3 成形極限圖試驗(yàn)
2.5.4 極限拉伸比試驗(yàn)
2.4.3 微觀組織觀測(cè)
第三章 AA7075同步淬火熱成形流變行為與本構(gòu)模型研究
3.1 引言
3.2 變形條件對(duì)流變行為的影響
3.2.1 加載取向?qū)α髯冃袨榈挠绊?br> 3.2.2 溫度對(duì)流變行為的影響
3.2.3 應(yīng)變速率對(duì)流變行為的影響
3.2.4 淬火速率對(duì)流變行為的影響
3.3 本構(gòu)模型構(gòu)建
3.3.1 唯象本構(gòu)模型
3.3.2 連續(xù)損傷機(jī)理本構(gòu)模型
3.4 斷口形貌分析
3.5 本章小結(jié)
第四章 AA7075同步淬火熱成形過(guò)程組織演變及預(yù)測(cè)
4.1 引言
4.2 熱處理路徑對(duì)未變形區(qū)域組織影響
4.3 同步淬火熱成形過(guò)程微觀組織演變
4.3.1 固溶處理后未變形區(qū)域微觀組織
4.3.2 應(yīng)變速率對(duì)熱變形微觀組織影響
4.3.3 應(yīng)變量對(duì)熱變形微觀組織影響
4.3.4 變形溫度對(duì)熱變形微觀組織影響
4.4 同步淬火熱成形動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及預(yù)測(cè)
4.4.1 AA7075鋁合金同步淬火熱成形晶粒尺寸及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)
4.4.2 變形條件對(duì)晶粒尺寸及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)影響分析
4.4.3 AA7075鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶預(yù)測(cè)
4.5 本章小結(jié)
第五章 AA7075同步淬火熱成形熱成形極限
5.1 引言
5.2 成形極限圖
5.3 熱成形極限理論預(yù)測(cè)
5.3.1 考慮凹槽應(yīng)變率效應(yīng)的M-K成形極限預(yù)測(cè)
5.3.2 基于連續(xù)損傷機(jī)理的成形極限預(yù)測(cè)
5.4 復(fù)雜應(yīng)變路徑下的微觀組織演變
5.5 復(fù)雜應(yīng)變路徑下的斷口形貌
5.6 本章小結(jié)
第六章 AA7075同步淬火熱成形后時(shí)效強(qiáng)化行為
6.1 引言
6.2 同步淬火熱成形后續(xù)時(shí)效強(qiáng)化機(jī)理
6.3 自然時(shí)效強(qiáng)化后的材料性能
6.3.1 試驗(yàn)結(jié)果及分析
6.3.2 自然時(shí)效強(qiáng)化預(yù)測(cè)模型
6.4 成形性能
6.4.1 成形極限圖
6.4.2 極限拉深比
6.5 平面斷裂失效行為
6.7 本章小結(jié)
第七章 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形數(shù)值分析及工藝應(yīng)用
7.1 引言
7.2 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形有限元模型構(gòu)建
7.2.1 基礎(chǔ)非等溫有限元模型
7.2.2 有限元模型參數(shù)優(yōu)化
7.3 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形數(shù)值分析
7.3.1 不同本構(gòu)模型應(yīng)用的結(jié)果比較分析
7.3.2 不同工藝條件的結(jié)果分析
7.3.3 優(yōu)化的成形工藝參數(shù)
7.4 AA7075汽車(chē)B柱同步淬火熱成形
7.4.1 成形模具及成形設(shè)備
7.4.2 成形工藝實(shí)施
7.4.3 成形質(zhì)量分析
7.5 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
8.1 本文研究?jī)?nèi)容與結(jié)論
8.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
8.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 唯象本構(gòu)模型參數(shù)
c計(jì)算函數(shù)參數(shù)">附錄2 基于M-K模型的失效厚度比f(wàn)c計(jì)算函數(shù)參數(shù)
附錄3 基于連續(xù)損傷機(jī)理模型參數(shù)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀博士學(xué)位期間參加科研項(xiàng)目情況
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鋁合金在中國(guó)民用航空器上的應(yīng)用[J]. 王國(guó)軍,王祝堂. 輕合金加工技術(shù). 2017(11)
[2]鋁合金馬鞍形件充液成形工藝模擬分析[J]. 孫志瑩,郎利輝,孔德帥. 精密成形工程. 2015(01)
[3]固溶處理對(duì)汽車(chē)用7075鋁合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 王亮亮. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(05)
[4]等通道轉(zhuǎn)角擠壓7075鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織晶粒度預(yù)報(bào)與性能分析[J]. 楊棟,陳文琳,吳躍. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(06)
[5]7075鋁合金熱變形時(shí)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒度演化模型[J]. 楊棟,陳文琳,王少陽(yáng),馬勇,張金鵬,周瑞,趙亞培,王欣芳. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2013(10)
[6]鋁合金汽車(chē)板應(yīng)用及生產(chǎn)現(xiàn)狀[J]. 王丹. 上海有色金屬. 2013(03)
[7]航空航天變形鋁合金的進(jìn)展(1)[J]. 王建國(guó),王祝堂. 輕合金加工技術(shù). 2013(08)
[8]擠壓態(tài)7075鋁合金再結(jié)晶經(jīng)驗(yàn)?zāi)P图皯?yīng)用[J]. 郭海龍,孫志超,楊合. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2013(06)
[9]基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)預(yù)測(cè)7075鋁合金熱沖壓成形極限圖[J]. 莊蔚敏,曹德闖,葉輝. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2014(02)
[10]鋁合金汽車(chē)車(chē)身板應(yīng)用現(xiàn)狀及需求前景[J]. 詹志強(qiáng). 有色金屬加工. 2012(06)
博士論文
[1]AA2024鋁合金同步冷卻熱成形工藝應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 陳國(guó)亮.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]AA6082鋁合金熱沖壓成形控性規(guī)律研究及工藝優(yōu)化[D]. 馬聞?dòng)?北京科技大學(xué) 2016
[3]鋁合金薄板橡皮囊液壓成形屈曲機(jī)理與控制[D]. 涂集林.西北工業(yè)大學(xué) 2016
碩士論文
[1]2219鋁合金拼焊內(nèi)層板的雙板液壓成形工藝研究[D]. 周久紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]5754鋁合金板熱成形性能研究及應(yīng)用[D]. 尹尚豹.華中科技大學(xué) 2016
[3]5A06鋁合金筒形件雙向加壓拉深成形研究[D]. 徐照.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]7050鋁合金大鍛件鍛造工藝仿真與再結(jié)晶組織模擬[D]. 崔金棟.中南大學(xué) 2006
本文編號(hào):2904822
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