5A90铝锂合金板热成形性能研究及其实验验证
发布时间：2022-09-28 13:57
铝锂合金以其低密度、较高的比刚度和比强度、良好的耐腐蚀性及可焊性等优良性能在航空航天领域得到了广泛应用,并且随着社会对环境保护问题的日益关注,用轻量化的铝合金、镁合金材料代替传统的铸铁和钢材以降低燃油消耗和减轻环境污染的趋势越发显著。但相对于传统钢制板材,铝锂合金在常温下的塑性较差,很难通过冷成形获得复杂形状零件。研究发现,在不改变材料成分的前提下,提高合金变形温度可以极大改善其成形性能。因此,本文针对5A90铝锂合金板料,采用实验和数值模拟相结合的方式,研究了热条件下材料的塑性流变行为及成形性能,主要工作如下:（1）首先通过单向拉伸实验研究了5A90铝锂合金在不同温度（25℃、150℃、200℃、250℃C、300℃、350℃、400℃、425℃和450℃）和不同应变速率（0.00025 s-1、0.0025 s-1和0.01 s-1）下的塑性流变行为,发现其峰值应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大。然后在不同温度（25℃、200℃、300℃C和400℃）下分别对不同方向（与轧制方向成0℃、45℃和90℃）的试样进行单拉实验研究了其各向异性行为,发现随着温度的升高材料各向异...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 成形极限图
1.2.1 成形极限图简介
1.2.2 成形极限图的获得
1.2.3 热成形极限的研究现状
1.2.4 缩颈失效判断准则
1.3 材料本构关系的研究现状
1.4 摩擦对Nakazima实验结果的影响
1.5 选题意义及本文主要研究内容
1.5.1 选题意义
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 5A90板料热塑性变形行为的研究及本构方程的构建
2.1 引言
2.2 单向拉伸实验
2.2.1 实验方案
2.2.2 常温拉伸结果分析
2.2.3 应变速率对板料流变行为的影响
2.2.4 变形温度对板料流变行为的影响
2.2.5 变形温度对板料各向异性的影响
2.3 本构模型的构建
2.3.1 350℃-450℃温度范围内本构模型的构建
2.3.1.1 应变补偿型Arrhenius模型
2.3.1.2 改进的Johnson-Cook模型
2.3.1.3 本构模型的准确性对比
2.3.2 200℃-300℃温度范围内本构方程的建立
2.3.2.1 应变补偿型Arrhenius模型
2.3.2.2 修正的Johnson-Cook模型
2.3.3 25℃-150℃温度范围内修正的Johnson-Cook模型
2.4 本章小结
第三章 摩擦系数对Nakazima实验结果的影响
3.1 引言
3.2 Nakazima实验过程及结果研究
3.2.1 实验方案及设备
3.2.2 实验结果
3.3 Nakazima实验的有限元模拟研究
3.3.1 有限元模型的建立
3.3.2 摩擦系数对板料失效位置的影响
3.3.3 摩擦系数对板料应变路径的影响
3.3.4 摩擦系数对板料失效时刻的影响
3.4 摩擦系数的预测
3.5 本章小节
第四章 5A90铝锂合金板成形极限图的研究
4.1 引言
4.2 5A90板料成形极限图的实验研究
4.2.1 实验设备及实验方案
4.2.2 实验结果分析
4.2.2.1 常温实验结果分析
4.2.2.2 高温实验结果分析
4.3 缩颈判断准则对5A90板料极限应变的影响
4.3.1 等效塑性应变增量比判断准则(准则一)
4.3.2 最大冲头力准则(准则二)
4.3.3 厚向应变二阶导数最大值准则(准则三)
4.3.4 应变路径转变准则(准则四)
4.3.5 不同准则对极限应变的影响及与实验结果对比
4.3.6 350℃和450℃条件下成形极限图的预测
4.4 本章小节
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
攻读硕士学位期间参与的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]7075-T6铝合金板温热成形极限图实验[J]. 黄华,李大永,彭颖红. 塑性工程学报. 2010(01)
[2]5A90铝锂合金热态下的成形极限图及其计算模型[J]. 马高山,万敏,吴向东. 中国有色金属学报. 2008(04)
[3]铝锂合金研究开发的历史与现状[J]. 尹登峰,郑子樵. 材料导报. 2003(02)
[4]1420合金的发展现状及应用前景[J]. 尹梅，强俊. 航空制造工程. 1996(12)
博士论文
[1]基于损伤理论的铝合金板料成形极限研究[D]. 张学广.吉林大学 2016
[2]Al合金中塑性失稳现象（Portevin-Le Chatelier效应）的实验和机理研究[D]. 江慧丰.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]7075铝合金分流模挤压型材微观组织与力学性能研究[D]. 陈高进.山东大学 2018
[2]5083铝合金板料温热成形性能的实验研究与数值模拟[D]. 谢芳洁.山东大学 2018
[3]5A90铝锂合金中空双层结构SPF/DB组合工艺[D]. 王瑞卓.哈尔滨工业大学 2015
[4]电塑性效应下5A90铝锂合金板材的冲压特性实验研究[D]. 宋鹏超.上海交通大学 2014
本文编号：3681790
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 成形极限图
1.2.1 成形极限图简介
1.2.2 成形极限图的获得
1.2.3 热成形极限的研究现状
1.2.4 缩颈失效判断准则
1.3 材料本构关系的研究现状
1.4 摩擦对Nakazima实验结果的影响
1.5 选题意义及本文主要研究内容
1.5.1 选题意义
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 5A90板料热塑性变形行为的研究及本构方程的构建
2.1 引言
2.2 单向拉伸实验
2.2.1 实验方案
2.2.2 常温拉伸结果分析
2.2.3 应变速率对板料流变行为的影响
2.2.4 变形温度对板料流变行为的影响
2.2.5 变形温度对板料各向异性的影响
2.3 本构模型的构建
2.3.1 350℃-450℃温度范围内本构模型的构建
2.3.1.1 应变补偿型Arrhenius模型
2.3.1.2 改进的Johnson-Cook模型
2.3.1.3 本构模型的准确性对比
2.3.2 200℃-300℃温度范围内本构方程的建立
2.3.2.1 应变补偿型Arrhenius模型
2.3.2.2 修正的Johnson-Cook模型
2.3.3 25℃-150℃温度范围内修正的Johnson-Cook模型
2.4 本章小结
第三章 摩擦系数对Nakazima实验结果的影响
3.1 引言
3.2 Nakazima实验过程及结果研究
3.2.1 实验方案及设备
3.2.2 实验结果
3.3 Nakazima实验的有限元模拟研究
3.3.1 有限元模型的建立
3.3.2 摩擦系数对板料失效位置的影响
3.3.3 摩擦系数对板料应变路径的影响
3.3.4 摩擦系数对板料失效时刻的影响
3.4 摩擦系数的预测
3.5 本章小节
第四章 5A90铝锂合金板成形极限图的研究
4.1 引言
4.2 5A90板料成形极限图的实验研究
4.2.1 实验设备及实验方案
4.2.2 实验结果分析
4.2.2.1 常温实验结果分析
4.2.2.2 高温实验结果分析
4.3 缩颈判断准则对5A90板料极限应变的影响
4.3.1 等效塑性应变增量比判断准则(准则一)
4.3.2 最大冲头力准则(准则二)
4.3.3 厚向应变二阶导数最大值准则(准则三)
4.3.4 应变路径转变准则(准则四)
4.3.5 不同准则对极限应变的影响及与实验结果对比
4.3.6 350℃和450℃条件下成形极限图的预测
4.4 本章小节
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
攻读硕士学位期间参与的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]7075-T6铝合金板温热成形极限图实验[J]. 黄华,李大永,彭颖红. 塑性工程学报. 2010(01)
[2]5A90铝锂合金热态下的成形极限图及其计算模型[J]. 马高山,万敏,吴向东. 中国有色金属学报. 2008(04)
[3]铝锂合金研究开发的历史与现状[J]. 尹登峰,郑子樵. 材料导报. 2003(02)
[4]1420合金的发展现状及应用前景[J]. 尹梅，强俊. 航空制造工程. 1996(12)
博士论文
[1]基于损伤理论的铝合金板料成形极限研究[D]. 张学广.吉林大学 2016
[2]Al合金中塑性失稳现象（Portevin-Le Chatelier效应）的实验和机理研究[D]. 江慧丰.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]7075铝合金分流模挤压型材微观组织与力学性能研究[D]. 陈高进.山东大学 2018
[2]5083铝合金板料温热成形性能的实验研究与数值模拟[D]. 谢芳洁.山东大学 2018
[3]5A90铝锂合金中空双层结构SPF/DB组合工艺[D]. 王瑞卓.哈尔滨工业大学 2015
[4]电塑性效应下5A90铝锂合金板材的冲压特性实验研究[D]. 宋鹏超.上海交通大学 2014
本文编号：3681790
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