5A90铝锂合金板材脉冲电流辅助热成形—模具淬火复合工艺

发布时间：2023-10-13 17:47

　　随着航天器零件轻量化和性能需求的提高,高比强度的铝锂合金材料在航天领域应用上得到了长足发展。虽然铝锂合金室温下具有较高的抗拉强度,但塑性却很差,在保证性能的同时极大限制了它在航天器零件上的应用。本课题目标成形件为桁条零件,是一种复合了弯曲和拉深变形特点的超长薄壁窄端结构件,传统热成形工艺无法同时保证零件的尺寸精度和力学性能需求。脉冲电流加热成形-模具淬火复合工艺是将电流快速热成形与热处理工艺进行结合,有效解决了铝合金室温成形性能差且后续热处理零件热畸变的问题,大幅提高了生产效率、缩短了生产周期,降低了生产成本。本课题首先开展了5A90铝锂合金板材的高温力学性能实验,初步确定铝锂合金在不同温度以及成形速率下的成形性能。随后结合有限元模拟和实验手段对含裂纹金属薄板电流止裂机制进行探究,裂纹尖端出现孔洞的主要原因是电流在裂纹尖端绕流而产生的局部高温区,从而对材料内部裂纹达到止裂的效果。为了获得5A90铝锂合金电流加热成形-模具淬火工艺规律,本课题进行了U形件成形实验来探究电流自阻加热温度、加热时间以及后续时效参数对零件尺寸精度和力学性能的影响规律。成形零件在360℃以上弹复基本消失,当加载电...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 铝锂合金在航空航天构件的应用
        1.2.1 铝锂合金的发展历程
        1.2.2 铝锂合金的成形工艺
        1.2.3 铝锂合金在航空航天领域的应用
    1.3 脉冲电流辅助热成形技术
        1.3.1 电致塑性效应
        1.3.2 电流辅助热成形技术
    1.4 热成形-模具淬火复合成形工艺研究进展
        1.4.1 高强钢热成形-模具淬火复合成形工艺研究
        1.4.2 铝合金热成形-模具淬火复合成形工艺研究
        1.4.3 脉冲电流辅助热成形-模具淬火复合成形工艺研究
    1.5 课题意义与主要研究内容
        1.5.1 课题研究背景及意义
        1.5.2 主要研究内容
第2章 实验材料、设备及方案
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 实验装置与设备
        2.3.1 热成形设备
        2.3.2 温度测量设备
        2.3.3 热物性能测量设备
        2.3.4 力学性能与显微组织分析设备
    2.4 实验方案
第3章 5A90铝锂合金板材的热、电性能实验
    3.1 引言
    3.2 5A90铝锂合金高温拉伸实验
        3.2.1 拉伸性能实验结果分析
        3.2.2 温度对于5A90铝锂合金力学性能影响
        3.2.3 应变速率对于5A90铝锂合金力学性能影响
    3.3 脉冲电流作用含裂纹金属薄板实验
        3.3.1 热-电-结构三场耦合理论背景
        3.3.2 实验方案设计及模型建立
        3.3.3 脉冲电流止裂有限元模拟结果分析及讨论
    3.4 本章小结
第4章 5A90铝锂合金电流辅助热弯曲-模具淬火复合工艺实验
    4.1 引言
    4.2 电流辅助加热板材温度场分布
    4.3 电流辅助热弯曲-模具淬火复合成形工艺参数研究
        4.3.1 电流辅助加热弯曲-模具淬火复合成形实验
        4.3.2 脉冲电流加热温度对于弯曲零件影响
        4.3.3 脉冲电流加热时间对于弯曲零件影响
        4.3.4 时效时间对于弯曲零件性能影响
        4.3.5 冷却方式对于原始板材性能影响
    4.4 复合成形工艺与铝合金传统热成形工艺对比
    4.5 本章小结
第5章 桁条结构件电流辅助热成形-模具淬火复合工艺实验
    5.1 引言
    5.2 5A90铝锂合金缩比桁条零件试制
        5.2.1 5A90铝锂合金缩比桁条零件有限元模拟
        5.2.2 脉冲电流辅助加热一体化设备设计及制造
        5.2.3 5A90铝锂合金缩比桁条零件实验
    5.3 超长桁条零件工装模型及实验展望
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3853600