高强度铝合金温成形薄壁结构件轴向压溃性能研究

摘要

随着汽车工业的快速发展，环境问题和能源问题日益突出，人们逐渐意识到节能减排的急迫性和重要性以及轻量化对节能减排的作用。铝合金是最具有应用前景的轻量化材料，但是在常温下铝合金的成形性较差，为了解决这个问题，英国的帝国理工学院提出并发展了HFQ工艺，它不仅可以解决铝合金的成形性差的问题，而且可以减小回弹，保证成形件的精度。实现汽车轻量化不能牺牲汽车的安全性，优异的汽车结构设计可以在保证安全性的前提下实现汽车轻量化。最常用的设计就是以帽型件为代表的薄壁结构，因为它具有质量轻、轴向碰撞吸能高等优点。
　　本文基于单向拉伸实验和微观组织分析，对7075-T6铝合金板材在不同HFQ工艺下的基本力学性能进行了实验研究。获得了7075铝合金板材最佳的HFQ工艺:在475℃的温度下进行30min固溶处理，然后450℃时进行模具淬火，最后进行120℃*12h的人工时效处理，并通过7075铝合金的微观组织分析进行了解释。随后通过热力拉伸实验研究了不同温度下7075的基本力学性能，研究结果说明7075铝合金的在高温时成形性较好。基于此结果对7075铝合金板材进行了成形性仿真及实验研究，研究结果表明:7075铝合金在常温下的成形性很差，冲压时会发生破裂;HFQ工艺有利于提高7075铝合金的成形性，并且随着初始成形温度的增大，成形性越好。
　　然后基于帽型件准静态压溃实验和仿真，对不同HFQ工艺下7075铝合金帽型件的压溃吸能特性进行了研究，研究结果表明:在固溶处理温度为475℃、固溶处理时间为30min、成形温度为450℃并且进行人工时效处理的HFQ工艺条件下，7075-T6铝合金板材具有最佳的压溃吸能特性。最后基于实验和仿真，研究了不同材料帽型件的压溃吸能特性，结果表明:7075铝合金具有最高的比吸能，对于实现汽车强量化具有更大的应用前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 汽车轻量化及汽车用铝合金的发展背景

1．2 铝合金温成形HFQ工艺研究概述

1．3 薄壁结构的碰撞概述

1．4 本文的研究内容及意义

1．5 本章小结

2 HFQ工艺对7075-T6铝合金板材性能的影响及机理

2．1 7075-T6铝合金基础材料力学性能

2．2 7075-T6铝合金的HFQ工艺优化

2．2．1 实验方案

2．2．2 实验平台

2．2．3 实验过程

2．2．4 结果分析

2．3 HFQ工艺对7075-T6铝合金微观组织影响分析

2．4 本章小结

3 7075-T6铝合金板材成形性研究

3．1 7075-T6铝合金板材高温热力拉伸实验

3．1．1 实验设计

3．1．2 实验试样、设备及实验过程

3．1．3 实验结果和分析

3．2 7075-T6铝合金板材成形性分析

3．2．1 基于DYNAFORM的7075铝合金板材成形性仿真

3．2．2 7075铝合金板材成形性实验

3．3 本章小结

4 HFQ工艺下7075-T6铝合金帽型件压溃性能研究

4．1 7075-T6铝合金帽型件准静态压溃性能的实验研究

4．1．1 实验方案

4．1．2 实验试件及实验设备

4．1．3 实验过程

4．1．4 实验结果及分析

4．2 7075铝合金帽型件准静态压溃性能的仿真分析

4．2．1 方案设计

4．2．2 有限元模型的建立

4．2．3 仿真结果及分析

4．3 不同材料帽型件压溃性能的研究

4．3．1 实验研究

4．3．2 仿真研究

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢