静电场对7075铝合金时效成形性能的影响研究

发布时间：2017-09-18 02:15

  本文关键词：静电场对7075铝合金时效成形性能的影响研究

  更多相关文章： 7075铝合金 电场时效成形 电场固溶 回弹率 力学性能

【摘要】：时效成形是为了解决飞机整体壁板成形问题而开发的新型技术,在未来航空航天工业领域有广阔的应用前景。传统时效成形工艺主要探讨在温度场及应力场对成形性能的研究。本文以航空用7075高强铝合金为研究对象,将高压静电场引入时效成形工艺中,对合金分别进行不同电场强度的时效成形和电场固溶+电场时效成形处理,研究电场时效成形与电场固溶处理对7075铝合金的时效成形的影响,并分别对比普通时效成形和普通电场固溶处理,分析合金力学性能、微观组织的变化规律。本研究拓展了7075铝合金时效成形的研究范围,为时效成形技术的研究提供一种新思路。为了开展电场时效成形的试验研究,设计并制备了具有良好绝缘性能的时效成形工装。利用两块不锈钢板材作为电极而制作的电场固溶设备,可以较好地完成7075铝合金板材的固溶处理试验。利用自制的试验装置开展了7075铝合金电场时效成形及电场固溶+电场时效成形的试验研究,探讨了工艺参数对试件回弹率、微观组织及力学性能的影响,并分析了电场对铝合金的作用机理。研究结果表明:在7075铝合金时效成形过程中施加电场,能够促进应力松弛,提高合金的成形率,而且随着电场强度的增加成形效果越好;施加电场对合金强度有一定的提升,但不显著;相对普通时效成形,电场时效成形对合金的硬度和延伸率基本没有影响。电场固溶处理可以加快7075铝合金内部的合金元素的扩散,形成更多过饱和固溶体,使得电场时效处理后第二相析出增多且分布更加弥散。相比普通固溶+电场时效处理,随着电场的增强,电场固溶处理+电场时效成形在一定限度上降低了合金的回弹率,但对合金强度影响不大。相较电场时效成形,电场固溶处理+电场时效成形更有利于合金强度提高,而且硬度值整体要高于电场时效成形;同时,电场固溶处理+电场时效成形对拉伸试件的延伸率有较明显影响,最大延伸率达到17.12%,比普通固溶后的延伸率增加了3.82%。经SEM分析,通过电场固溶处理+电场时效成形后的试件拉伸断口韧窝,均比普通固溶处理+电场时效成形的数量要多,且分布更均匀,表明合金的塑性得到了提高。
【关键词】：7075铝合金 电场时效成形 电场固溶 回弹率 力学性能
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V262
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-22
• 1.1 选题背景及意义8-9
• 1.2 7xxx系铝合金发展概况及其特性9-11
• 1.2.1 7xxx系铝合金发展及应用9-10
• 1.2.2 7xxx系铝合金特性10-11
• 1.3 时效成形技术概况11-18
• 1.3.1 时效成形技术及其原理11-12
• 1.3.2 时效成形机理12-14
• 1.3.3 时效成形工装设备14-16
• 1.3.4 国内外的时效成形技术发展16-18
• 1.4 静电场对材料的影响18-21
• 1.4.1 静电场对空位的影响18-20
• 1.4.2 静电场对固态相变的影响研究20-21
• 1.5 本文研究的主要内容21-22
• 第2章 试验材料和方法22-31
• 2.1 试验材料22
• 2.2 试验流程22-23
• 2.3 电场时效成形加载工装23-25
• 2.4 静电场电源的选配25
• 2.5 热处理工艺25-26
• 2.5.1 电场固溶处理25-26
• 2.5.2 时效处理26
• 2.6 材料性能测试26-29
• 2.6.1 成形回弹率测量26-28
• 2.6.2 室温拉伸性能测试28
• 2.6.3 维氏硬度测试28-29
• 2.7 微观组织分析29
• 2.7.1 金相组织分析29
• 2.7.2 扫描电镜分析29
• 2.8 本章小结29-31
• 第3章 外加电场下铝合金时效成形机理分析31-38
• 3.1 引言31-32
• 3.2 Thomas-Fermi理论基本假设32-33
• 3.3 Thomas-Fermi方程33-34
• 3.4 电场对铝合金空位的影响34-35
• 3.5 铝合金时效成形强化机理35-37
• 3.5.1 应力松弛原理35-36
• 3.5.2 时效强化机理36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 电场时效成形对7075铝合金力学性能及微观组织的影响38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 试验材料与方法38-39
• 4.3 回弹率分析39-40
• 4.4 拉伸试验结果与分析40-41
• 4.5 硬度分析41-42
• 4.6 微观组织分析42-47
• 4.6.1 断口扫描电镜分析42-44
• 4.6.2 金相组织分析44-45
• 4.6.3 扫描电镜及能谱分析45-47
• 4.7 本章小结47-48
• 第5章 电场固溶处理对7075铝合金时效成形性能影响48-58
• 5.1 引言48
• 5.2 试验材料与方法48-49
• 5.3 回弹率分析49-51
• 5.4 力学拉伸试验结果与分析51-52
• 5.5 硬度分析52-53
• 5.6 微观组织分析53-57
• 5.6.1 断口扫描电镜分析53-54
• 5.6.2 金相组织分析54-55
• 5.6.3 扫描电镜及能谱分析55-57
• 5.7 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-60
• 6.1 本文的主要结论58-59
• 6.2 研究展望59-60
• 参考文献60-65
• 攻读学位期间发表文章65-66
• 致谢66

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