發(fā)布時間：2017-09-07 20:41

  本文關(guān)鍵詞：5A90Al-Li合金桁條自阻加熱成形工藝與裝備

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【摘要】：輕量化是實現(xiàn)汽車、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排目的的主要途徑之一,而輕量化的主要方法之一就是采用高性能輕質(zhì)合金。Al-Li合金作為一種低密度、高比強度、高比剛度的新型金屬材料,同時兼具優(yōu)良的低溫性能、耐腐蝕性能以及超塑成形性能等,在航空航天領(lǐng)域顯示出了強大的競爭力和廣闊的應(yīng)用前景。但是,其較低的室溫成形性能卻一定程度上限制了Al-Li合金的進(jìn)一步推廣,而傳統(tǒng)熱成形方法的高能耗、低效率、設(shè)備復(fù)雜以及模具壽命短并不符合現(xiàn)代先進(jìn)、綠色、節(jié)能以及自動化的成形理念和主題。為改善5A90Al-Li合金因室溫塑性指標(biāo)過低帶來的零件表面裂紋等缺陷,本文提出并設(shè)計制造了新型的電流自阻加熱成形工藝與裝備。通過對5A90Al-Li合金高溫成形性能以及電加熱升溫性能的探究,確定合適的成形溫度以及升溫電流密度等成形工藝參數(shù),同時設(shè)計并制造出相應(yīng)的電流自阻加熱成形裝備,成形出質(zhì)量合格的5A90Al-Li合金桁條零件。為探究5A90Al-Li合金的成形性能,本文做了5A90Al-Li合金的室溫及高溫拉伸實驗。實驗表明,5A90Al-Li合金的室溫塑性指標(biāo)較低,高溫能顯著提高其成形極限,獲得較大的變形量;實驗結(jié)果還顯示,在一個相對較高的應(yīng)變速率范圍內(nèi),應(yīng)變速率對延伸率的影響不明顯。同時通過5A90Al-Li合金的電加熱升溫實驗,獲得了5A90Al-Li合金的電加熱時間溫度曲線,研究表明,電流密度越大,升溫越快,達(dá)到的平衡溫度也越高。通過對板材電加熱升溫及保溫時溫度場分布的探究,得知電流加載速度越快,溫度場分布越不均勻,板材最大溫差降到一定范圍內(nèi)所需的時間越長。經(jīng)過分析和總結(jié),得到5A90Al-Li合金板材的成形溫度、壓制速度、加熱電流密度、電流加載路徑等工藝參數(shù)。通過分析電流自阻加熱成形過程的特點,針對絕緣問題,板材的夾持與釋放問題,板材的電加熱和壓制成形一體化問題,以及如何實現(xiàn)成形過程的自動化等問題,設(shè)計并制造出了新型的板材類電流自阻加熱成形裝備。通過對5A90Al-Li合金桁條零件成形過程的模擬,討論了零件成形的可行性,對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行了預(yù)測及判斷。根據(jù)實驗確定的5A90Al-Li合金板材的成形工藝參數(shù),利用自阻加熱成形裝備,成形出符合要求的5A90Al-Li合金桁條零件,分析了溫度、潤滑條件對成形質(zhì)量的影響,并對零件關(guān)鍵部位的壁厚進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：5A90Al-Li合金 高溫拉伸 自阻加熱 成形工藝 成形工裝
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-26
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 鋁鋰合金的發(fā)展、成形技術(shù)及應(yīng)用10-17
• 1.2.1 鋁鋰合金的發(fā)展歷程10-13
• 1.2.2 鋁鋰合金的成形技術(shù)13-15
• 1.2.3 鋁鋰合金的應(yīng)用15-17
• 1.3 電流對金屬材料的作用17-21
• 1.3.1 電致塑性效應(yīng)18-19
• 1.3.2 電流對金屬材料性能的影響19-21
• 1.4 電流輔助成形技術(shù)21-24
• 1.4.1 電流自阻加熱成形技術(shù)21-23
• 1.4.2 電致塑性軋制技術(shù)23-24
• 1.4.3 電致塑性拉拔技術(shù)24
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容24-26
• 第2章 實驗材料、設(shè)備及方法26-34
• 2.1 實驗材料26-27
• 2.2 實驗設(shè)計概述27-30
• 2.2.1 成形工藝28-29
• 2.2.2 裝備設(shè)計與制造29
• 2.2.3 實驗設(shè)計路線29-30
• 2.3 實驗方法及設(shè)備30-34
• 2.3.1 拉伸實驗30-31
• 2.3.2 電加熱升溫實驗31
• 2.3.3 電流自阻加熱沖壓成形實驗31-32
• 2.3.4 顯微分析32-34
• 第3章 5A90Al-Li合金拉伸實驗及自阻加熱升溫實驗34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 5A90Al-Li合金板材試樣拉伸實驗34-41
• 3.2.1 拉伸性能實驗34-35
• 3.2.2 拉伸實驗結(jié)果及分析35-41
• 3.3 5A90Al-Li合金板材電加熱升溫實驗41-46
• 3.3.1 金屬自阻加熱理論簡析41-43
• 3.3.2 5A90Al-Li合金板材自阻加熱升溫曲線43-44
• 3.3.3 5A90Al-Li合金板材溫度場控制44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第4章 5A90Al-Li合金自阻加熱成形裝備設(shè)計及制造48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 5A90Al-Li合金自阻加熱成形裝備設(shè)計概述48-50
• 4.3 5A90Al-Li合金自阻加熱成形裝備設(shè)計及制造50-57
• 4.3.1 5A90Al-Li合金桁條成形模具設(shè)計及制造50-51
• 4.3.2 5A90Al-Li合金板材自阻加熱夾持系統(tǒng)設(shè)計及制造51-56
• 4.3.3 5A90Al-Li合金板材自阻加熱成形工藝流程設(shè)計56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 5A90Al-Li合金桁條自阻加熱成形實驗58-69
• 5.1 引言58
• 5.2 5A90Al-Li合金桁條零件的沖壓成形數(shù)值模擬58-62
• 5.2.1 建模及計算過程59-61
• 5.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析61-62
• 5.3 5A90Al-Li合金板材電流自阻加熱成形實驗62-68
• 5.3.1 5A90Al-Li合金板材電流自阻加熱成形過程及結(jié)果62-63
• 5.3.2 5A90Al-Li合金桁條零件分析63-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：809755