超声振动对7075铝合金时效成形微观组织及宏观性能的研究

摘要

现代飞机不断向着高性能、轻重量、工艺性好、维修成本低发展，对于飞机结构整体的设计以及材料的选择尤其重要。整体壁板是现代飞机的主要结构件，而整体壁板最有效的成形方法是时效成形。目前时效成形主要是针对温度场、应力场研究较多，而将超声波引入时效成形工艺过程中的研究较少，时效成形过程中作用超声波是对传统时效成形工艺的创新，具有很重要的研究意义。论文以7075-T651态铝合金为研究对象，探索超声振动对7075铝合金在时效成形宏观性能和微观组织特征的影响，阐明超声波作用下时效成形对7075铝合金性能的影响机制，获得超声振动作用时效成形工艺的最佳参数。 基于工艺试验，探索了超声波施加功率为1600W时，不同超声波施加时间和不同超声振动时效温度对7075铝合金时效成形效果和宏观力学性能的影响规律。结果表明，超声波施加时间12h时，构件成形效果最好，回弹率最低为48.40%，与普通时效成形试件相比，回弹率下降了12.21%；超声振动时效温度升高到220℃时，回弹率达到最小值32.26%。屈服强度和抗拉强度随超声波施加时间的延长而增大，随超声振动时效温度的升高而减小；但经超声振动时效处理后试件的延伸率与普通时效相比变化不大。 超声波作用下时效成形微观规律表明，随着超声波作用时间的延长和超声振动时效温度的升高，析出相和一些黑色第二相有可能出现了溶解或细化现象，基体中点状析出相和第二相组织出现数量减少且尺寸变小。改变超声波施加时间，断口韧窝数量增多，深度变深，韧窝尺寸有所变小，以韧性断裂为主；当超声振动时效温度较低时，出现大量的撕裂痕，以脆性断裂为主；随着超声振动时效温度的升高，断裂方式转变为韧性断裂。超声振动时效成形处理后试件晶内析出相主要由球状GP区和过渡相η′相向棒状的平衡相η相转变，η相的数量不断增多。晶界处析出相不断长大、粗化，主要呈断续状分布，晶界无沉淀析出带（PFZ）宽度有所变宽。

目录

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2 国内外A1-Zn-Mg-Cu系铝合金的研究现状

1.3时效成形技术介绍

1.4超声振动时效概况

1.5主要研究内容

第2章 试验材料和方法

2.1试验材料

2.2试验流程

2.3超声振动时效成形工装及设备

2.4宏观性能测试

2.5微观组织分析

2.6 本章小结

第3章 超声振动下铝合金时效成形机理

3.1引言

3.2 7075铝合金时效成形强化机理

3.3超声振动时效消除残余应力的机理分析

3.4微观组织对合金性能的影响

3.5本章小结

第4章 超声振动对7075铝合金时效成形宏观性能影响

4.1引言

4.2试验方案

4.3回弹率分析

4.4力学性能分析

4.5本章小结

第5章 超声振动对7075铝合金时效成形微观组织特征影响

5.1引言

5.2试验方案

5.3金相组织分析

5.4 XRD分析

5.5试件断口扫描分析

5.6透射电镜分析

5.7本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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