7050铝合金航空模锻件T7452工艺研究

发布时间：2020-09-19 19:20

　　铝合金航空模锻件需要通过固溶淬火处理,以保证强度达标。然而,若铝合金锻件淬火易导致锻件产生较大的残余应力和形变,也会严重影响后续冷加工。因此,铝合金航空模锻件需要在淬火后引入冷压工序。本文针对7050铝合金航空模锻件,研究T7452工艺对组织及力学性能的影响,为优化工艺提供理论基础。通过对带肋铝合金锻件淬火实验和残余应力测量,获得了对流换热系数,分析了带肋侧腹板和无肋侧腹板的对流换热系数受流场的影响规律,以及锻件不同位置温度场和应力场的分布规律。将对流换热系数导入带肋长桁条锻件和无肋长桁条锻件进行淬火模拟中,分析肋对锻件淬火残余应力和形变的影响。研究了固溶处理、不同冷压量(0%、3%、7%、12%)、双级时效处理对7050铝合金试样的显微组织及力学性能的影响规律。得到了以下结论:(1)在膜态沸腾阶段,肋影响带肋锻件不同位置的流场方向及流量变化,从而导致对流换热系数呈现“肋下方腹板区域肋上方腹板区域无肋侧腹板区域”的规律。(2)相比于无肋长桁条锻件,带肋长桁条锻件端部达到最大偏移量的时刻提前了1.5s,数值增大5倍且偏移方向完全相反。淬火结束,带肋长桁条锻件端部最终偏移4.85mm,而无肋锻件无偏移。(3)锻态7050铝合金组织中Al_7Cu_2Fe相、S(Al_2CuMg)相和MgZn_2相,经477℃×1.5h固溶处理后,仅Al_7Cu_2Fe相未完全溶入基体且尺寸减小。固溶态比原始锻态组织中晶粒尺寸、小角度晶界取向差均增大,硬度增大40~50HV。(4)G.P区回溶、η相析出以及η相回溶的转变点温度随冷压量的增加而降低,而冷变形量从0%增至12%时,硬度从155HV增至182HV,经双级时效处理后,硬度从174HV降至153HV。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG166.3;V261.32
【部分图文】：

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第 1 章绪论综合性能的阶段滞后 18 年，第四阶段和第五阶段正在进行。，现阶段材料的研制和生产在服役性能上仍存在很大的提升铝合金中，7×××系铝合金拥有的状态代号最多，且 85%以上空航天制造领域中。T 状态代号表明材料的热处理状态，其中T7。T6 表示在经过固溶处理后继续人工时效的过程。T7 与 T工时效达到过时效状态。热处理状态与其性能紧密相关。图 1-1 为几种状态下 7×××系与强度性能关系图[12]。由图可见，T6、T79、T76、T74、T降低，抗腐蚀性能与强度变化规律正好相反。

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燕山大学工程硕士学位论文样获得淬火实验冷却数据并将试验结果应用在6061铝合金圆形管材淬火过程的温度场和应力场分析，结果表明复杂型材不同位置冷却速率差别较大。Jarvstrat N[36]对挤压件进行在线淬火试验，并注意到传热系数对水淬的影响非常敏感。Zhang L[37]研究了 2024 铝合金试样厚度、淬火介质对淬火过程的影响，认为几何形状和表面情况影响传热系数并且在相关研究中一定要考虑。可见，构件的几何形状对后续残余应力的产生以及形变的问题有很深远的影响。因此，准确评估和预测残余应力和形变是十分必要的[38,39]。

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1.3.3 冷变形目前，淬火后的坯料进行冷变形的方式有多种。对于简单结构的构件，通常采用拉伸或压缩增加塑性变形的方式来实现消减淬火残余应力的目的。为保证塑性变形的均匀性，选择载荷加载的方式主要是由产品的几何形状决定。拉伸法可应用于等截面几何形状构件，但若构件存在弯曲或结构较为复杂只能选择冷压缩方法[43]。姚诗杰[44]研究了分段冷压工艺对消减淬火残余应力的效果，认为压下量 3%对称式分段冷压工艺总体上可消减 70.3%~97.4%以上的残余应力。可见，冷变形对铝合金材料淬火残余应力的消减效果是十分明显的，但材料发生冷变形的同时，会影响其力学性能。张玉玲[45]研究了小变形量下冷压工艺对 7050 铝合金淬火残余应力的消减效果，实验表明随变形量的增加，淬火时效后试样强度呈现逐渐降低的趋势，如图 1-3 所示。此外，在塑性变形过程中，材料的显微组织会随之改变，且金属强度等性能对微观结构很敏感[46]。因此，工艺中冷变形量的确定不能仅考虑残余应力的消减效果。

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