工艺参数对7075铝合金构件时效成形性的影响规律研究

摘要

本文对可时效强化型铝合金7075开展了工艺参数对构件时效成形性影响的试验研究。通过正交试验设计，获得时效温度、保温时间和模具半径的耦合效应对材料回弹的影响程度；利用不同时效制度试验，分析该铝合金的时效温度和保温时间对构件时效成形后回弹、微观组织及力学性能等的影响规律；借助非焊试件优化的工艺参数指导搅拌摩擦焊(FSW)构件的时效成形，为整体壁板的低成本制造提供一种全新的方法。
　　7075铝合金正交试验结果表明，时效成形工艺参数对回弹率的影响由大到小的顺序为时效温度T、保温时间t、模具半径R；分析正交试验回弹率结果，获得了各因子与回弹率之间的定量关系SP(T,t,R)，并对工艺参数进行优化；当时效温度为190℃、保温时间为15h、模具半径为300mm时，回弹率数据均值最显著，且此时成形效率较好，回弹率达到了29.43％。
　　不同时效制度试验结果表明，7075铝合金构件的时效成形性与工艺参数密切相关，随着时效温度和时间的增加，板材的时效成形后析出相尺寸增大、电导率呈升高趋势，而其回弹率、拉伸性能和硬度则呈降低趋势；且合金的拉伸断裂方式与时效状态有关，过时效初期以沿晶韧窝和穿晶韧窝混合型断裂为主，随着过时效进行主要为韧窝断裂；通过对所得数据的拟合得到了回弹率-时效温度SP(T)、回弹率-保温时间SP(t)的回归方程，回归方程可以对时效成形后试件的回弹行为进行较为合理的预测。综合考虑构件时效成形后回弹率和力学性能等情况，合金最佳时效温度为180℃，且保温时间不宜长于16h。
　　借助非焊接件优化的工艺参数，利用自制机械加载模具工装进行180℃温度不同保温时间下T型FSW构件的时效成形工艺。结果表明，FSW工艺对7075铝合金回弹率、微观组织和力学性能等都有明显影响，且成形后的制件达到了预期要求，最佳时效成形工艺为180℃,12h。
　　本文建立的时效成形后板坯回弹率与工艺参数之间相关关系的拟合方程，为实现7075铝合金回弹控制和优化工艺参数提供一定参考；在获得构件较好成形的同时保证了合金性能，为满足材料形/性协调控制和获得高性能FSW预制坯构件奠定实验基础。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2 7xxx系铝合金的发展应用

1.3飞机整体壁板成形概况

1.4时效成形技术简介

1.5搅拌摩擦焊技术简介

1.6本文主要研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1试验材料

2.2试验流程

2.3时效成形条件的理论计算

2.4构件时效成形试验

2.5回弹率测量

2.6材料性能测试

2.7微观组织分析

第3章 时效成形工艺对材料回弹的影响

3.1 时效成形影响因素

3.2 时效成形主要工艺参数确定试验

3.3 正交试验结果及分析

3.4 时效成形工艺参数对回弹率的影响

3.5 本章小结

第4章 时效成形工艺对材料组织及性能的影响

4.1 7xxx系铝合金的强化机制

4.2时效工艺对材料组织结构的影响

4.3时效工艺对材料室温拉伸性能的影响

4.4 时效工艺对材料硬度及电导率的影响

4.5 本章小结

第5章 铝合金FSW构件时效成形复合工艺研究

5.1 铝合金T型构件搅拌摩擦焊试验

5.2 焊后时效成形对焊接T型构件回弹的影响

5.3 焊后时效处理对T型构件焊接接头的影响

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 本文研究的主要结论

6.2 后续工作展望

参考文献

攻读学位期间发表文章

致谢

声明