高强铝合金AA7075同步淬火热成形变形行为及关键技术研究
发布时间：2020-12-08 08:58
同步淬火热成形新工艺可以有效解决可热处理强化铝合金室温塑性低、成形零件后续热处理形状畸变问题,具有高强铝合金热成形过程中实现控形控性的突出优点,但该技术的发展需解决固溶状态铝合金板材塑性变形行为及形变热处理等关键技术问题。本文针对广泛应用于飞机蒙皮、隔框、长桁等重要受力结构件的可热处理强化AA7075高强铝合金同步淬火热成形工艺,采用试验研究、理论分析及数值分析对其涉及的变形行为、微观组织演变及成形后自然时效变形行为等关键技术问题进行了系统研究。本文的主要工作及相关成果如下:（1）通过温度在200-480℃、应变速率在0.01-10s-1范围内的单轴拉伸试验研究了AA7075同步淬火热成形流变行为,获得了温度及应变速率对其影响规律。构建并对比了表征流变行为的多种本构模型,结果表明:（1）改进的Arrhenius方程及Zerilli-Armstrong模型分别适于预测稳态流变及应变强化行为;（2）分别基于Johnson-Cook及Misio?ek的改进模型对两种特性流变行为均能实现准确预测,改进Misio?ek模型形式更为简洁适用于定义AA7075同步淬火热成形本构...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 铝合金冲压工艺及热处理技术
1.2.1 铝合金室温冲压工艺
1.2.2 铝合金温、热冲压工艺
1.2.3 可热处理强化铝合金热处理技术
1.4 同步淬火热成形工艺研究现状
1.4.1 高强钢热冲压成形
1.4.2 可热处理强化铝合金同步淬火热成形
1.5 研究目的与意义及本文工作
1.5.1 研究目的与意义
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 AA7075同步淬火热成形变形行为试验方法
2.1 引言
2.2 AA7075-T6板材材料成分与基本性能
2.3 AA7075试验热处理工艺路线
2.4 同步淬火热成形变形行为试验方法
2.4.1 流变行为单轴拉伸试验
2.4.2 热成形极限图Nakazima试验
2.5 同步淬火热成形后续自然时效性能测试
2.5.1 单轴拉伸试验
2.5.2 三点弯曲试验
2.5.3 成形极限图试验
2.5.4 极限拉伸比试验
2.4.3 微观组织观测
第三章 AA7075同步淬火热成形流变行为与本构模型研究
3.1 引言
3.2 变形条件对流变行为的影响
3.2.1 加载取向对流变行为的影响
3.2.2 温度对流变行为的影响
3.2.3 应变速率对流变行为的影响
3.2.4 淬火速率对流变行为的影响
3.3 本构模型构建
3.3.1 唯象本构模型
3.3.2 连续损伤机理本构模型
3.4 断口形貌分析
3.5 本章小结
第四章 AA7075同步淬火热成形过程组织演变及预测
4.1 引言
4.2 热处理路径对未变形区域组织影响
4.3 同步淬火热成形过程微观组织演变
4.3.1 固溶处理后未变形区域微观组织
4.3.2 应变速率对热变形微观组织影响
4.3.3 应变量对热变形微观组织影响
4.3.4 变形温度对热变形微观组织影响
4.4 同步淬火热成形动态再结晶及预测
4.4.1 AA7075铝合金同步淬火热成形晶粒尺寸及动态再结晶分数
4.4.2 变形条件对晶粒尺寸及动态再结晶分数影响分析
4.4.3 AA7075铝合金动态再结晶预测
4.5 本章小结
第五章 AA7075同步淬火热成形热成形极限
5.1 引言
5.2 成形极限图
5.3 热成形极限理论预测
5.3.1 考虑凹槽应变率效应的M-K成形极限预测
5.3.2 基于连续损伤机理的成形极限预测
5.4 复杂应变路径下的微观组织演变
5.5 复杂应变路径下的断口形貌
5.6 本章小结
第六章 AA7075同步淬火热成形后时效强化行为
6.1 引言
6.2 同步淬火热成形后续时效强化机理
6.3 自然时效强化后的材料性能
6.3.1 试验结果及分析
6.3.2 自然时效强化预测模型
6.4 成形性能
6.4.1 成形极限图
6.4.2 极限拉深比
6.5 平面断裂失效行为
6.7 本章小结
第七章 AA7075汽车B柱同步淬火热成形数值分析及工艺应用
7.1 引言
7.2 AA7075汽车B柱同步淬火热成形有限元模型构建
7.2.1 基础非等温有限元模型
7.2.2 有限元模型参数优化
7.3 AA7075汽车B柱同步淬火热成形数值分析
7.3.1 不同本构模型应用的结果比较分析
7.3.2 不同工艺条件的结果分析
7.3.3 优化的成形工艺参数
7.4 AA7075汽车B柱同步淬火热成形
7.4.1 成形模具及成形设备
7.4.2 成形工艺实施
7.4.3 成形质量分析
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 本文研究内容与结论
8.2 本文主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
附录1 唯象本构模型参数
c计算函数参数">附录2 基于M-K模型的失效厚度比fc计算函数参数
附录3 基于连续损伤机理模型参数
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
攻读博士学位期间参加科研项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金在中国民用航空器上的应用[J]. 王国军,王祝堂. 轻合金加工技术. 2017(11)
[2]铝合金马鞍形件充液成形工艺模拟分析[J]. 孙志莹,郎利辉,孔德帅. 精密成形工程. 2015(01)
[3]固溶处理对汽车用7075铝合金微观组织和力学性能的影响[J]. 王亮亮. 山东农业大学学报(自然科学版). 2014(05)
[4]等通道转角挤压7075铝合金动态再结晶组织晶粒度预报与性能分析[J]. 杨栋,陈文琳,吴跃. 机械工程学报. 2014(06)
[5]7075铝合金热变形时动态再结晶晶粒度演化模型[J]. 杨栋,陈文琳,王少阳,马勇,张金鹏,周瑞,赵亚培,王欣芳. 中国有色金属学报. 2013(10)
[6]铝合金汽车板应用及生产现状[J]. 王丹. 上海有色金属. 2013(03)
[7]航空航天变形铝合金的进展(1)[J]. 王建国,王祝堂. 轻合金加工技术. 2013(08)
[8]挤压态7075铝合金再结晶经验模型及应用[J]. 郭海龙,孙志超,杨合. 中国有色金属学报. 2013(06)
[9]基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热冲压成形极限图[J]. 庄蔚敏,曹德闯,叶辉. 吉林大学学报(工学版). 2014(02)
[10]铝合金汽车车身板应用现状及需求前景[J]. 詹志强. 有色金属加工. 2012(06)
博士论文
[1]AA2024铝合金同步冷却热成形工艺应用基础研究[D]. 陈国亮.南京航空航天大学 2017
[2]AA6082铝合金热冲压成形控性规律研究及工艺优化[D]. 马闻宇.北京科技大学 2016
[3]铝合金薄板橡皮囊液压成形屈曲机理与控制[D]. 涂集林.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]2219铝合金拼焊内层板的双板液压成形工艺研究[D]. 周久红.哈尔滨工业大学 2016
[2]5754铝合金板热成形性能研究及应用[D]. 尹尚豹.华中科技大学 2016
[3]5A06铝合金筒形件双向加压拉深成形研究[D]. 徐照.哈尔滨工业大学 2010
[4]7050铝合金大锻件锻造工艺仿真与再结晶组织模拟[D]. 崔金栋.中南大学 2006
本文编号：2904822
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 铝合金冲压工艺及热处理技术
1.2.1 铝合金室温冲压工艺
1.2.2 铝合金温、热冲压工艺
1.2.3 可热处理强化铝合金热处理技术
1.4 同步淬火热成形工艺研究现状
1.4.1 高强钢热冲压成形
1.4.2 可热处理强化铝合金同步淬火热成形
1.5 研究目的与意义及本文工作
1.5.1 研究目的与意义
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 AA7075同步淬火热成形变形行为试验方法
2.1 引言
2.2 AA7075-T6板材材料成分与基本性能
2.3 AA7075试验热处理工艺路线
2.4 同步淬火热成形变形行为试验方法
2.4.1 流变行为单轴拉伸试验
2.4.2 热成形极限图Nakazima试验
2.5 同步淬火热成形后续自然时效性能测试
2.5.1 单轴拉伸试验
2.5.2 三点弯曲试验
2.5.3 成形极限图试验
2.5.4 极限拉伸比试验
2.4.3 微观组织观测
第三章 AA7075同步淬火热成形流变行为与本构模型研究
3.1 引言
3.2 变形条件对流变行为的影响
3.2.1 加载取向对流变行为的影响
3.2.2 温度对流变行为的影响
3.2.3 应变速率对流变行为的影响
3.2.4 淬火速率对流变行为的影响
3.3 本构模型构建
3.3.1 唯象本构模型
3.3.2 连续损伤机理本构模型
3.4 断口形貌分析
3.5 本章小结
第四章 AA7075同步淬火热成形过程组织演变及预测
4.1 引言
4.2 热处理路径对未变形区域组织影响
4.3 同步淬火热成形过程微观组织演变
4.3.1 固溶处理后未变形区域微观组织
4.3.2 应变速率对热变形微观组织影响
4.3.3 应变量对热变形微观组织影响
4.3.4 变形温度对热变形微观组织影响
4.4 同步淬火热成形动态再结晶及预测
4.4.1 AA7075铝合金同步淬火热成形晶粒尺寸及动态再结晶分数
4.4.2 变形条件对晶粒尺寸及动态再结晶分数影响分析
4.4.3 AA7075铝合金动态再结晶预测
4.5 本章小结
第五章 AA7075同步淬火热成形热成形极限
5.1 引言
5.2 成形极限图
5.3 热成形极限理论预测
5.3.1 考虑凹槽应变率效应的M-K成形极限预测
5.3.2 基于连续损伤机理的成形极限预测
5.4 复杂应变路径下的微观组织演变
5.5 复杂应变路径下的断口形貌
5.6 本章小结
第六章 AA7075同步淬火热成形后时效强化行为
6.1 引言
6.2 同步淬火热成形后续时效强化机理
6.3 自然时效强化后的材料性能
6.3.1 试验结果及分析
6.3.2 自然时效强化预测模型
6.4 成形性能
6.4.1 成形极限图
6.4.2 极限拉深比
6.5 平面断裂失效行为
6.7 本章小结
第七章 AA7075汽车B柱同步淬火热成形数值分析及工艺应用
7.1 引言
7.2 AA7075汽车B柱同步淬火热成形有限元模型构建
7.2.1 基础非等温有限元模型
7.2.2 有限元模型参数优化
7.3 AA7075汽车B柱同步淬火热成形数值分析
7.3.1 不同本构模型应用的结果比较分析
7.3.2 不同工艺条件的结果分析
7.3.3 优化的成形工艺参数
7.4 AA7075汽车B柱同步淬火热成形
7.4.1 成形模具及成形设备
7.4.2 成形工艺实施
7.4.3 成形质量分析
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 本文研究内容与结论
8.2 本文主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
附录1 唯象本构模型参数
c计算函数参数">附录2 基于M-K模型的失效厚度比fc计算函数参数
附录3 基于连续损伤机理模型参数
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
攻读博士学位期间参加科研项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金在中国民用航空器上的应用[J]. 王国军,王祝堂. 轻合金加工技术. 2017(11)
[2]铝合金马鞍形件充液成形工艺模拟分析[J]. 孙志莹,郎利辉,孔德帅. 精密成形工程. 2015(01)
[3]固溶处理对汽车用7075铝合金微观组织和力学性能的影响[J]. 王亮亮. 山东农业大学学报(自然科学版). 2014(05)
[4]等通道转角挤压7075铝合金动态再结晶组织晶粒度预报与性能分析[J]. 杨栋,陈文琳,吴跃. 机械工程学报. 2014(06)
[5]7075铝合金热变形时动态再结晶晶粒度演化模型[J]. 杨栋,陈文琳,王少阳,马勇,张金鹏,周瑞,赵亚培,王欣芳. 中国有色金属学报. 2013(10)
[6]铝合金汽车板应用及生产现状[J]. 王丹. 上海有色金属. 2013(03)
[7]航空航天变形铝合金的进展(1)[J]. 王建国,王祝堂. 轻合金加工技术. 2013(08)
[8]挤压态7075铝合金再结晶经验模型及应用[J]. 郭海龙,孙志超,杨合. 中国有色金属学报. 2013(06)
[9]基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热冲压成形极限图[J]. 庄蔚敏,曹德闯,叶辉. 吉林大学学报(工学版). 2014(02)
[10]铝合金汽车车身板应用现状及需求前景[J]. 詹志强. 有色金属加工. 2012(06)
博士论文
[1]AA2024铝合金同步冷却热成形工艺应用基础研究[D]. 陈国亮.南京航空航天大学 2017
[2]AA6082铝合金热冲压成形控性规律研究及工艺优化[D]. 马闻宇.北京科技大学 2016
[3]铝合金薄板橡皮囊液压成形屈曲机理与控制[D]. 涂集林.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]2219铝合金拼焊内层板的双板液压成形工艺研究[D]. 周久红.哈尔滨工业大学 2016
[2]5754铝合金板热成形性能研究及应用[D]. 尹尚豹.华中科技大学 2016
[3]5A06铝合金筒形件双向加压拉深成形研究[D]. 徐照.哈尔滨工业大学 2010
[4]7050铝合金大锻件锻造工艺仿真与再结晶组织模拟[D]. 崔金栋.中南大学 2006
本文编号：2904822
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