7050铝合金内部裂纹热塑性修复的研究

发布时间：2017-08-18 08:16

  本文关键词：7050铝合金内部裂纹热塑性修复的研究

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【摘要】：锻件在成形过程中常因内部裂纹探伤不合格而被报废,造成巨大的资源浪费和经济损失,尤其是内部深处的微小裂纹,严重影响锻件在服役过程中的寿命、安全性和可靠性。目前,内部裂纹仍是锻件生产的共性技术问题,严重影响了材料利用率。本文选用7050铝合金作为试验材料,对锻件内部裂纹物理模拟方法、内部裂纹修复工艺、内部裂纹修复过程中的微观演变和修复机理进行了较深入的研究。论文对锻件内部裂纹物理模拟方法进行了新的尝试,采用模具室温轴对称正挤压法,对模具工作带锥角、断面收缩率、坯料与模具之间的剪切摩擦系数三个因素的不同水平采用控制变量法进行试验,最终成功地在7050铝合金棒料内部预制了原生态V型裂纹。试验结果表明:剪切摩擦系数对裂纹形貌的演变有关键作用,在一定范围内,剪切摩擦系数越大,越容易导致V型裂纹的产生,且过大的摩擦系数将导致冷挤压试样表面开裂致使试样破碎;凹模锥角越大,越易造成心部裂纹的萌生,且断面收缩率对裂纹尺寸有着巨大的影响;将断面收缩率固定为36%时,控制工作带半锥角为35°、使用混合润滑剂可挤出表面完好内部有V型裂纹的试样。为使7050铝合金产生V型内部裂纹模具工作带半锥角临界值介应于30°与35°之间。将锻件生产过程中的外界可控因素提炼成修复工艺,对预制有V型内部裂纹的7050铝合金试样进行内部裂纹修复试验。即对变形前保温时间、变形温度、变形量、变形速率进行控制,并对四个因素的不同水平采用正交组合进行研究。试验结果表明:四个因素都对内部裂纹的修复有影响,变形前保温时间越长,变形温度越高,变形量越大,适中的变形速率有利于内部裂纹的修复。7050铝合金内部裂纹修复过程的微观演变主要是基体物质向裂腔的扩散迁移及其在裂腔的愈合结晶行为和基体的动态再结晶行为;愈合结晶不是7050铝合金内部裂纹愈合的真正机理,但它是裂纹愈合的物质保证,内部裂纹愈合的真正机理是基体动态再结晶晶粒的长大对愈合结晶晶粒的吞噬作用。
【关键词】：7050铝合金 冷挤压 内部裂纹 修复 微观演变 愈合机理
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG319
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景和意义12-13
• 1.2 金属材料内部裂纹修复研究概况13-19
• 1.2.1 金属材料内部裂纹试样制备技术的研究13-14
• 1.2.2 金属材料内部裂纹修复方法的研究现状14-15
• 1.2.3 裂纹愈合影响因素研究现状15-16
• 1.2.4 裂纹修复机理的研究现状16-17
• 1.2.5 裂纹愈合过程中物质迁移方式的研究现状17-18
• 1.2.6 裂纹愈合过程中物质迁移的能量驱动的研究现状18-19
• 1.3 研究内容和技术方案19-21
• 第二章 7050铝合金内部裂纹制备试验21-40
• 2.1 内部裂纹试样制备方法的讨论21-22
• 2.2 内部裂纹制备试验过程22-32
• 2.2.1 7050铝合金成分、机械性能和原始组织22-24
• 2.2.2 冷挤压模具的设计24-25
• 2.2.3 内部裂纹制备试验方案25-26
• 2.2.4 内部裂纹制备试验结果26-32
• 2.3 裂纹制备试验结果分析32-39
• 2.3.1 7050铝合金表面和内部开裂的原因分析32-35
• 2.3.2 模具参数对7050铝合金开裂的影响规律分析35-37
• 2.3.3 7050铝合金V型内部裂纹形貌分析37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 7050铝合金内部裂纹修复试验40-51
• 3.1 试样制备40
• 3.2 7050铝合金V型内部裂纹修复试验方案40-42
• 3.3 7050铝合金V型内部裂纹修复试验结果42-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 7050铝合金内部裂纹修复试验结果分析51-59
• 4.1 修复工艺对V型内部裂纹修复的作用51-53
• 4.1.1 保温时间对V型内部裂纹修复的影响51
• 4.1.2 修复温度对V型内部裂纹修复的影响51-52
• 4.1.3 变形量对V型内部裂纹修复的影响52
• 4.1.4 变形速率对V型内部裂纹修复的影响52-53
• 4.2 内部因素对V型内部裂纹修复的作用53-55
• 4.2.1 物质迁移对V型内部裂纹修复的作用53
• 4.2.2 裂纹尺寸形貌对V型内部裂纹修复的作用53-54
• 4.2.3 裂纹表面状态对V型内部裂纹修复的影响54
• 4.2.4 结晶对V型内部裂纹的修复作用54-55
• 4.3 V型内部裂纹修复过程物质迁移的研究55-56
• 4.3.1 温度对物质迁移的影响55-56
• 4.3.2 时间对物质迁移的影响56
• 4.3.3 变形量对物质迁移的影响56
• 4.3.4 变形速率对物质迁移的影响56
• 4.4 V型内部裂纹修复过程中的表面迁移现象56-57
• 4.5 V型内部裂纹的愈合机理57
• 4.6 愈合工艺的优化分析57-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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本文编号：693533