孔挤压强化对国产7050合金耳片疲劳行为的影响
发布时间：2021-10-28 21:01
7050铝合金是目前航空工业中应用较广的金属材料,该材料主要具有密度低、强度高、塑性好且抗疲劳性能优异等特点,飞机起落架中大量选用7050铝合金耳片做连接件。耳片的耳孔处存在较严重的应力集中,且起落架在服役过程中常常为耳片带来循环载荷,容易引发耳片在耳孔处的疲劳断裂。因此,采取一定措施减小耳片耳孔处的应力集中,提高耳片的疲劳性能,对保障飞行安全、延长飞机服役寿命具有重大意义。为提高耳片紧固孔的疲劳性能,本文对不同尺寸的7050-T7451国产铝合金厚板制耳片开展了孔挤压强化工艺,以期通过改变耳片的应力分布与微观组织达到提高疲劳性能的目的。随后对试样开展了疲劳试验,对其疲劳断裂性能进行了探究,还分析了微观组织对耳片疲劳性能的影响规律,并对孔挤压过程进行了三维有限元分析,讨论了残余应力对耳片疲劳性能的影响。主要的研究结果如下:孔挤压工艺可有效提高7050铝合金耳片的疲劳寿命。未强化的小尺寸耳片峰值应力为45 MPa,耳片疲劳循环达到106次,强化后的小尺寸耳片峰值应力为55 MPa即可达到106次。经孔挤压强化的大尺寸耳片,在特定的峰值应力下（5...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第二相溶解示意图
西安建筑科技大学硕士学位论文8了保证良好的表面完整性，需要注意过度喷丸导致表面形成微裂纹、折叠等缺陷。（2）孔挤压强化通过挤压芯棒的工作段对紧固孔进行反向挤压，使孔附近产生塑性变形与弹性变形，改变孔周围残余应力分布及微观组织，改善紧固孔周围的应力集中情况，最终提升工件的疲劳性能。孔挤压强化主要有2个方面的强化机制：①应力强化机制，孔周围塑性变形层的反向挤压，可降低部分循环载荷的不利作用；②微观强化机制，孔挤压强化使耳孔周围的晶界变宽，晶粒细化，位错增殖，阻碍了金属晶体滑移和位错往复运动，提高裂纹萌生抗力，延长使用寿命[27]。孔挤压强化类型主要包括如下几类：a)挤压棒挤压强化。目前挤压棒挤压已被广泛应用于含孔板材试样及耳片试样，已有研究证明此方法能有效提高含孔结构件的疲劳性能。图1.2直接芯棒挤压Fig.1.2Directmandrelcoldexpansionb)衬套挤压强化。衬套挤压强化与芯棒直接孔挤压强化类似，在挤压芯棒与孔内壁添加了一层衬套，可以减少芯棒所引起的孔内壁轴向流动。但衬套的存在可能会使挤压完成后的孔内壁形成内耳，需要后续的铰孔操作。图1.3衬套挤压强化Fig.1.3Splitsleevecoldexpansion
西安建筑科技大学硕士学位论文8了保证良好的表面完整性，需要注意过度喷丸导致表面形成微裂纹、折叠等缺陷。（2）孔挤压强化通过挤压芯棒的工作段对紧固孔进行反向挤压，使孔附近产生塑性变形与弹性变形，改变孔周围残余应力分布及微观组织，改善紧固孔周围的应力集中情况，最终提升工件的疲劳性能。孔挤压强化主要有2个方面的强化机制：①应力强化机制，孔周围塑性变形层的反向挤压，可降低部分循环载荷的不利作用；②微观强化机制，孔挤压强化使耳孔周围的晶界变宽，晶粒细化，位错增殖，阻碍了金属晶体滑移和位错往复运动，提高裂纹萌生抗力，延长使用寿命[27]。孔挤压强化类型主要包括如下几类：a)挤压棒挤压强化。目前挤压棒挤压已被广泛应用于含孔板材试样及耳片试样，已有研究证明此方法能有效提高含孔结构件的疲劳性能。图1.2直接芯棒挤压Fig.1.2Directmandrelcoldexpansionb)衬套挤压强化。衬套挤压强化与芯棒直接孔挤压强化类似，在挤压芯棒与孔内壁添加了一层衬套，可以减少芯棒所引起的孔内壁轴向流动。但衬套的存在可能会使挤压完成后的孔内壁形成内耳，需要后续的铰孔操作。图1.3衬套挤压强化Fig.1.3Splitsleevecoldexpansion
【参考文献】：
期刊论文
[1]5052铝合金板件双孔挤压强化的数值模拟研究[J]. 李江,李付国,荆丽娜,蔡军. 热加工工艺. 2017(19)
[2]TC4板冷挤压强化寿命预测与试验验证[J]. 王幸,徐武,张晓晶,张丽娜,胡本润. 浙江大学学报(工学版). 2017(08)
[3]7050-T7451铝合金不同结构耳片疲劳裂纹的扩展行为[J]. 杨卓君,伍黎明,武卫,刘展,杜金强. 机械工程材料. 2016(10)
[4]表面喷丸强化改善7075铝合金疲劳寿命的试验研究[J]. 肖阳. 轻合金加工技术. 2016(10)
[5]孔挤压强化对2124铝合金疲劳寿命及微观组织的影响[J]. 伊琳娜,汝继刚,黄敏,宋德玉,王亮. 航空材料学报. 2016(05)
[6]300M钢耳片孔挤压强化全过程有限元模拟[J]. 何志明,张晓晶,刘天琦,杨树勋. 浙江大学学报(工学版). 2016(04)
[7]孔挤压对7A85铝合金直耳片高周疲劳性能的影响（英文）[J]. 文世珍,刘翠云,吴若邻,马朝利. 稀有金属材料与工程. 2015(10)
[8]7050-T7451干涉螺接双剪接头疲劳寿命与失效模式研究[J]. 赵庆云,陈群志,黄宏,崔长京,肖庆东. 机械科学与技术. 2015(05)
[9]7050铝合金冷挤压中心开裂的数值模拟及实验[J]. 余传典,张效迅,马芳,张文丰,吉建莎,喻娟,马凯. 塑性工程学报. 2015(01)
[10]TC21钛合金孔挤压强化模拟[J]. 秦锋英,杨智,唐斌,李金山. 塑性工程学报. 2014(06)
本文编号：3463342
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第二相溶解示意图
西安建筑科技大学硕士学位论文8了保证良好的表面完整性，需要注意过度喷丸导致表面形成微裂纹、折叠等缺陷。（2）孔挤压强化通过挤压芯棒的工作段对紧固孔进行反向挤压，使孔附近产生塑性变形与弹性变形，改变孔周围残余应力分布及微观组织，改善紧固孔周围的应力集中情况，最终提升工件的疲劳性能。孔挤压强化主要有2个方面的强化机制：①应力强化机制，孔周围塑性变形层的反向挤压，可降低部分循环载荷的不利作用；②微观强化机制，孔挤压强化使耳孔周围的晶界变宽，晶粒细化，位错增殖，阻碍了金属晶体滑移和位错往复运动，提高裂纹萌生抗力，延长使用寿命[27]。孔挤压强化类型主要包括如下几类：a)挤压棒挤压强化。目前挤压棒挤压已被广泛应用于含孔板材试样及耳片试样，已有研究证明此方法能有效提高含孔结构件的疲劳性能。图1.2直接芯棒挤压Fig.1.2Directmandrelcoldexpansionb)衬套挤压强化。衬套挤压强化与芯棒直接孔挤压强化类似，在挤压芯棒与孔内壁添加了一层衬套，可以减少芯棒所引起的孔内壁轴向流动。但衬套的存在可能会使挤压完成后的孔内壁形成内耳，需要后续的铰孔操作。图1.3衬套挤压强化Fig.1.3Splitsleevecoldexpansion
西安建筑科技大学硕士学位论文8了保证良好的表面完整性，需要注意过度喷丸导致表面形成微裂纹、折叠等缺陷。（2）孔挤压强化通过挤压芯棒的工作段对紧固孔进行反向挤压，使孔附近产生塑性变形与弹性变形，改变孔周围残余应力分布及微观组织，改善紧固孔周围的应力集中情况，最终提升工件的疲劳性能。孔挤压强化主要有2个方面的强化机制：①应力强化机制，孔周围塑性变形层的反向挤压，可降低部分循环载荷的不利作用；②微观强化机制，孔挤压强化使耳孔周围的晶界变宽，晶粒细化，位错增殖，阻碍了金属晶体滑移和位错往复运动，提高裂纹萌生抗力，延长使用寿命[27]。孔挤压强化类型主要包括如下几类：a)挤压棒挤压强化。目前挤压棒挤压已被广泛应用于含孔板材试样及耳片试样，已有研究证明此方法能有效提高含孔结构件的疲劳性能。图1.2直接芯棒挤压Fig.1.2Directmandrelcoldexpansionb)衬套挤压强化。衬套挤压强化与芯棒直接孔挤压强化类似，在挤压芯棒与孔内壁添加了一层衬套，可以减少芯棒所引起的孔内壁轴向流动。但衬套的存在可能会使挤压完成后的孔内壁形成内耳，需要后续的铰孔操作。图1.3衬套挤压强化Fig.1.3Splitsleevecoldexpansion
【参考文献】：
期刊论文
[1]5052铝合金板件双孔挤压强化的数值模拟研究[J]. 李江,李付国,荆丽娜,蔡军. 热加工工艺. 2017(19)
[2]TC4板冷挤压强化寿命预测与试验验证[J]. 王幸,徐武,张晓晶,张丽娜,胡本润. 浙江大学学报(工学版). 2017(08)
[3]7050-T7451铝合金不同结构耳片疲劳裂纹的扩展行为[J]. 杨卓君,伍黎明,武卫,刘展,杜金强. 机械工程材料. 2016(10)
[4]表面喷丸强化改善7075铝合金疲劳寿命的试验研究[J]. 肖阳. 轻合金加工技术. 2016(10)
[5]孔挤压强化对2124铝合金疲劳寿命及微观组织的影响[J]. 伊琳娜,汝继刚,黄敏,宋德玉,王亮. 航空材料学报. 2016(05)
[6]300M钢耳片孔挤压强化全过程有限元模拟[J]. 何志明,张晓晶,刘天琦,杨树勋. 浙江大学学报(工学版). 2016(04)
[7]孔挤压对7A85铝合金直耳片高周疲劳性能的影响（英文）[J]. 文世珍,刘翠云,吴若邻,马朝利. 稀有金属材料与工程. 2015(10)
[8]7050-T7451干涉螺接双剪接头疲劳寿命与失效模式研究[J]. 赵庆云,陈群志,黄宏,崔长京,肖庆东. 机械科学与技术. 2015(05)
[9]7050铝合金冷挤压中心开裂的数值模拟及实验[J]. 余传典,张效迅,马芳,张文丰,吉建莎,喻娟,马凯. 塑性工程学报. 2015(01)
[10]TC21钛合金孔挤压强化模拟[J]. 秦锋英,杨智,唐斌,李金山. 塑性工程学报. 2014(06)
本文编号：3463342
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