7050铝合金弹壳成形工艺优化及热处理工艺的研究

发布时间：2020-04-01 12:36

【摘要】：基于7050铝合金具有重量轻、比强高和易加工成型等特点,铝合金弹壳可代替传统的铜弹壳和钢弹壳,所以研制轻质高效的铝合金弹壳是轻武器轻量化重要的课题之一,对国防具有重要意义。铝合金弹壳研制的难点主要在于:(a)铝合金在室温下塑性较差,增大了塑性加工的难度;(b)铝合金固溶处理和时效处理制度决定了弹壳在使用过程中的力学性能和耐腐蚀性能,制定适用于低温存放、高温使用的铝合金弹壳的热处理制度是十分必要的。由嘉陵提供的7050铝合金弹壳在使用过程中出现开裂缺陷,本文通过对塑性成形工艺的优化降低了弹壳的应力及改善了形状尺寸,并通过热处理提高了弹壳的强度和耐腐蚀性能,消除了弹壳在使用过程中产生的破裂等缺陷。本文具体研究内容如下:①弹壳塑性成形过程的模具结构参数优化本文首先通过有限元软件对该弹壳原有的挤盂、引长和冲底变形过程进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析,找出了铝合金弹壳在使用过程中破裂的原因。其次,针对塑性成形过程中出现的不同的问题,使用不同的优化方法对模具结构进行优化:(a)利用BP神经网络和遗传算法优化了挤盂凸模结构参数,极大地降低了坯料的剪切应力;(b)通过引长变形过程的行程—载荷曲线,优化了引长凸模圆角半径尺寸、凹模减径带尺寸及模圈的间距,减小了坯料中残留的损伤值;(c)通过分析冲底变形过程的数值仿真结果,优化了凸凹模的间隙,消除了弹壳侧壁壁厚不均匀的现象,解决了弹壳开裂的问题。②7050铝合金热处理制度的探讨和热处理工艺的制定本文为探究适合该7050铝合金弹壳的热处理制度,探讨并对比了单级固溶和双级固溶制度、单级时效和双级时效制度对合金力学性能、耐腐蚀性能的影响。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等设备,可发现如下规律:(a)相对于单级固溶制度,经过双级固溶处理的合金基体里残余的粗大脆硬第二相明显固溶进基体里,力学性能大大提高了,二级固溶温度485oC时合金的硬度和电导率最好,分别达到191HV、40.46%IACS;二级固溶温度495oC时合金的抗拉强度和延伸率最好,分别达到590MPa和14.04%;(b)经过120oC/8h+160oC长时间时效后,二级固溶温度495oC的合金比二级固溶温度485oC的合金抗拉强度高出20MPa,延伸率提高约2%;(c)通过时效动力学曲线的测定,一级时效峰值时间为8h,二级峰值时效时间为16h,但经过二级时效时间对合金耐腐蚀性能影响的实验,二级时效时间24h时,合金的耐腐蚀性能最好。最后,经过实验结果对比,双级固溶制度选定为450oC/1h+495oC/1h,双级时效制度为120oC/8h+160oC/24h。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410.5

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