7075铝板低温形变热处理工艺及锯齿形屈服行为研究
发布时间：2021-07-16 14:19
商用7075铝合金T6板材强度高、塑性差、回弹显著,难以在室温条件下成形复杂型面零件。铝合金低温形变热处理工艺通过“固溶淬火—自然时效—冷变形—人工时效”流程,使其在室温条件下成形复杂板壳构件成为可能。但是在塑性成形过程中会出现锯齿形屈服行为（Serrated Yielding,即PLC效应）,影响板件表面质量和成形稳定性。本文以7075铝合金T6板材为研究对象,综合考虑低温形变热处理工艺板材成形性能以及PLC效应的影响,依据具体工况需求获取了两种工艺参数。研究表明,7075铝合金板材固溶处理参数为TS=480℃且tS=0.5h时,板材Agt不小于21.5%,较原材提高90%;σs低于180MPa,较原材降低60%,板材具有最佳的成形性能。对于自然时效参数的确定可根据不同的生产需求选择,对于非表面零件等对表面质量要求不高的零件,可选择自然时效(tNA≤3h)进行加工成形;对于表面质量要求高的零件,可选择自然时效(tNA≥48h)进行加工成形。而后经人工时效...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管扩散理论的两种作用机制
第2章7075铝板低温形变热处理工艺参数研究-11-时效时间tNA分别控制为0至168h不等。人工时效处理设备采用DH-101型电热恒温鼓风干燥箱，炉温波动<1℃。人工时效温度TA设置为120℃，保温时间tAA分别为0h、3h、6h、9h、12h、15h和18h，当炉温升至设定温度放入试样，保温完成后取出空冷至室温。(2)板材力学性能测试。经过热处理的7075铝合金板材拉伸试验过程为：根据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》要求制备如图2-1a)所示板材单向拉伸试样，用电火花切割机在7075铝合金T6板材上切取试样。在微机控制电子万能材料试验机上进行板材单向拉伸试验。单向拉伸试验忽略应变速率改变的影响，固溶参数和人工时效参数寻优试验选用工业生产中常用的应变速率0.01s-1，对应拉伸速度恒定为30mm/min；考虑到后续试验中自然时效对PLC效应影响的研究，当应变速率为0.001s-1时，PLC效应现象更明显，故在自然时效相关研究中其应变速率均选用0.001s-1，对应拉伸速度恒定为3mm/min。试验获取不同热处理状态下的板材应力-应变曲线和材料力学性能参数。每种方案进行5组试验，选3组数据取均值为试验结果(常温拉伸)。a)单向拉伸试件b)三维数字图像相关(3D-DIC)在线测量系统c)喷漆试件断后图2-1板材单向拉伸试验试件及装置(mm)7075铝合金板材单向拉伸试验采用如图2-1b)所示三维数字图像相关(3D-DIC)进行在线观测。试验之前，首先用白、黑哑光漆先后喷涂试件表面，在试件表面制作黑白相间的不均匀的斑点，使黑点和白点尽量各占50%。然后调整相机位置和两相机间夹角，使被测试件处于视野中间，通过校正板进行相机之间各个参数的空间位置的确定。调整相机拍摄频率为10Hz。最后，同时启动试验机和在线观测装置，
第2章7075铝板低温形变热处理工艺参数研究-13-a)金相显微镜b)扫描电子显微镜c)透射电子显微镜图2-2显微观测设备2.2热处理工艺参数对板材性能的影响固溶处理参数主要包括固溶温度和保温时间。一般情况下，在不发生过烧的前提下，固溶处理的温度越高、时间越长，粗大相溶入到基体中越充分。但是，随着固溶处理温度的提高以及固溶时间的延长，再结晶程度也将增大，这将导致合金的力学性能以及抗腐蚀性能等产生不同程度的降低，对材料性能产生不利影响。因此，研究合适的固溶参数对7075铝合金板材低温形变热处理工艺的至关重要。时效处理阶段析出相从固溶水淬后的过饱和固溶体中析出，自然时效析出相缓慢析出，人工时效析出相均匀稳定析出，这将导致板材强度逐渐增大，延展性逐渐降低。由于在工序衔接过程中不可避免的受到自然时效的影响，尤其在固溶处理和塑性成形工步间的自然时效时间对板材成形性能可能造成影响，因此自然时效的时长控制在低温形变热处理工艺过程中同样非常重要。人工时效工步直接影响板材成形后的材料力学性能，尤其是板材固溶后强度和硬度降低，合理的人工时效可时板材的强度指标恢复甚至超过原始板材性能指标；同时，人工时效的温度加载是否会对成形板件带来变形，导致板件几何尺寸精度降低；另外，合理的人工时效处理设计对实际生产的节拍、效率和成本均有较大的影响，因此需要结合工艺布局中固溶水淬、自然时效、塑性成形等工步对之后的人工时效工艺参数进行优化，以满足上述技术要求。7075铝合金低温形变热处理工艺各热处理环节材料性能变化如图2-3所示。原始7075铝合金T6板材强度高、塑性差，经过固溶处理后，板材强度降低，成形能力大幅提高，在自然时效影响下，板材强度有所回复，当经过适当的人工时
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析[J]. 朱良金,陈孟杰,王威,杜飞,董国疆. 中国机械工程. 2019(11)
[2]7075航空铝合金原位腐蚀-多轴疲劳行为分析[J]. 刘辰辰,陈亚军,李柯,王川. 中国机械工程. 2019(05)
[3]The Portevin-Le Chatelier effect of gradient nanostructured 5182 aluminum alloy by surface mechanical attrition treatment[J]. Xiangchen Meng,Bei Liu,Lan Luo,Yan Ding,Xi-Xin Rao,Bin Hu,Yong Liu,Jian Lu. Journal of Materials Science & Technology. 2018(12)
[4]时效工艺对7N01铝合金动态力学行为与组织演变的影响[J]. 刘文辉,袁思雨,周凡,陈宇强,黄浩. 中南大学学报(自然科学版). 2017(12)
[5]自然时效对6061铝合金锯齿形屈服的影响[J]. 符师桦,蔡玉龙,张青川,伍小平. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[6]固溶处理对7075铝合金组织和力学性能的影响[J]. 韩成府,岑少起,路王珂,孙玉福. 特种铸造及有色合金. 2017(02)
[7]Research on technological parameters of pressure forming with hot granule medium on AA7075 sheet[J]. 董国疆,赵长财,赵建培,押媛媛,曹秒艳. Journal of Central South University. 2016(04)
[8]Hot Granules Medium Pressure Forming Process of AA7075 Conical Parts[J]. DONG Guojiang,ZHAO Changcai,PENG Yaxin,LI Ying. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(03)
[9]时效温度对轧制态7075铝合金组织及性能的影响[J]. 王梦寒,咸国材,黄龙. 金属热处理. 2014(05)
[10]时效处理对喷射成形7075合金晶间腐蚀的影响[J]. 苏睿明,曲迎东,李荣德,解骐鸣,尤俊华. 中国有色金属学报. 2014(03)
博士论文
[1]铝合金中Portevin-Le Chatelier效应的多尺度实验和机理研究[D]. 曹鹏涛.中国科学技术大学 2010
[2]Al合金中塑性失稳现象（Portevin-Le Chatelier效应）的实验和机理研究[D]. 江慧丰.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]低温形变热处理对6201铝合金组织性能的影响[D]. 李红祥.北京有色金属研究总院 2019
[2]AA6061挤压管材热处理与颗粒介质成形工艺研究[D]. 毕江.燕山大学 2016
[3]形变热处理工艺对高强铝合金组织及性能的影响[D]. 何易.合肥工业大学 2016
[4]固溶过程中升温速率及淬火速率对7075铝合金板材的组织及性能的影响[D]. 王路.重庆大学 2016
[5]7075铝合金时效成形力学性能及微观组织特征研究[D]. 宗崇文.南昌航空大学 2015
[6]超高强7000系铝合金板材温热成形性能研究[D]. 闫巧云.大连理工大学 2015
[7]6016铝合金低温形变热处理行为的研究[D]. 梅霖.重庆大学 2015
[8]Al-Cu合金板材室温成形性能的研究[D]. 孙萍.合肥工业大学 2012
[9]7005/7075中高强度铝合金的应用研究[D]. 徐正.南京理工大学 2007
本文编号：3287175
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管扩散理论的两种作用机制
第2章7075铝板低温形变热处理工艺参数研究-11-时效时间tNA分别控制为0至168h不等。人工时效处理设备采用DH-101型电热恒温鼓风干燥箱，炉温波动<1℃。人工时效温度TA设置为120℃，保温时间tAA分别为0h、3h、6h、9h、12h、15h和18h，当炉温升至设定温度放入试样，保温完成后取出空冷至室温。(2)板材力学性能测试。经过热处理的7075铝合金板材拉伸试验过程为：根据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》要求制备如图2-1a)所示板材单向拉伸试样，用电火花切割机在7075铝合金T6板材上切取试样。在微机控制电子万能材料试验机上进行板材单向拉伸试验。单向拉伸试验忽略应变速率改变的影响，固溶参数和人工时效参数寻优试验选用工业生产中常用的应变速率0.01s-1，对应拉伸速度恒定为30mm/min；考虑到后续试验中自然时效对PLC效应影响的研究，当应变速率为0.001s-1时，PLC效应现象更明显，故在自然时效相关研究中其应变速率均选用0.001s-1，对应拉伸速度恒定为3mm/min。试验获取不同热处理状态下的板材应力-应变曲线和材料力学性能参数。每种方案进行5组试验，选3组数据取均值为试验结果(常温拉伸)。a)单向拉伸试件b)三维数字图像相关(3D-DIC)在线测量系统c)喷漆试件断后图2-1板材单向拉伸试验试件及装置(mm)7075铝合金板材单向拉伸试验采用如图2-1b)所示三维数字图像相关(3D-DIC)进行在线观测。试验之前，首先用白、黑哑光漆先后喷涂试件表面，在试件表面制作黑白相间的不均匀的斑点，使黑点和白点尽量各占50%。然后调整相机位置和两相机间夹角，使被测试件处于视野中间，通过校正板进行相机之间各个参数的空间位置的确定。调整相机拍摄频率为10Hz。最后，同时启动试验机和在线观测装置，
第2章7075铝板低温形变热处理工艺参数研究-13-a)金相显微镜b)扫描电子显微镜c)透射电子显微镜图2-2显微观测设备2.2热处理工艺参数对板材性能的影响固溶处理参数主要包括固溶温度和保温时间。一般情况下，在不发生过烧的前提下，固溶处理的温度越高、时间越长，粗大相溶入到基体中越充分。但是，随着固溶处理温度的提高以及固溶时间的延长，再结晶程度也将增大，这将导致合金的力学性能以及抗腐蚀性能等产生不同程度的降低，对材料性能产生不利影响。因此，研究合适的固溶参数对7075铝合金板材低温形变热处理工艺的至关重要。时效处理阶段析出相从固溶水淬后的过饱和固溶体中析出，自然时效析出相缓慢析出，人工时效析出相均匀稳定析出，这将导致板材强度逐渐增大，延展性逐渐降低。由于在工序衔接过程中不可避免的受到自然时效的影响，尤其在固溶处理和塑性成形工步间的自然时效时间对板材成形性能可能造成影响，因此自然时效的时长控制在低温形变热处理工艺过程中同样非常重要。人工时效工步直接影响板材成形后的材料力学性能，尤其是板材固溶后强度和硬度降低，合理的人工时效可时板材的强度指标恢复甚至超过原始板材性能指标；同时，人工时效的温度加载是否会对成形板件带来变形，导致板件几何尺寸精度降低；另外，合理的人工时效处理设计对实际生产的节拍、效率和成本均有较大的影响，因此需要结合工艺布局中固溶水淬、自然时效、塑性成形等工步对之后的人工时效工艺参数进行优化，以满足上述技术要求。7075铝合金低温形变热处理工艺各热处理环节材料性能变化如图2-3所示。原始7075铝合金T6板材强度高、塑性差，经过固溶处理后，板材强度降低，成形能力大幅提高，在自然时效影响下，板材强度有所回复，当经过适当的人工时
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析[J]. 朱良金,陈孟杰,王威,杜飞,董国疆. 中国机械工程. 2019(11)
[2]7075航空铝合金原位腐蚀-多轴疲劳行为分析[J]. 刘辰辰,陈亚军,李柯,王川. 中国机械工程. 2019(05)
[3]The Portevin-Le Chatelier effect of gradient nanostructured 5182 aluminum alloy by surface mechanical attrition treatment[J]. Xiangchen Meng,Bei Liu,Lan Luo,Yan Ding,Xi-Xin Rao,Bin Hu,Yong Liu,Jian Lu. Journal of Materials Science & Technology. 2018(12)
[4]时效工艺对7N01铝合金动态力学行为与组织演变的影响[J]. 刘文辉,袁思雨,周凡,陈宇强,黄浩. 中南大学学报(自然科学版). 2017(12)
[5]自然时效对6061铝合金锯齿形屈服的影响[J]. 符师桦,蔡玉龙,张青川,伍小平. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[6]固溶处理对7075铝合金组织和力学性能的影响[J]. 韩成府,岑少起,路王珂,孙玉福. 特种铸造及有色合金. 2017(02)
[7]Research on technological parameters of pressure forming with hot granule medium on AA7075 sheet[J]. 董国疆,赵长财,赵建培,押媛媛,曹秒艳. Journal of Central South University. 2016(04)
[8]Hot Granules Medium Pressure Forming Process of AA7075 Conical Parts[J]. DONG Guojiang,ZHAO Changcai,PENG Yaxin,LI Ying. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(03)
[9]时效温度对轧制态7075铝合金组织及性能的影响[J]. 王梦寒,咸国材,黄龙. 金属热处理. 2014(05)
[10]时效处理对喷射成形7075合金晶间腐蚀的影响[J]. 苏睿明,曲迎东,李荣德,解骐鸣,尤俊华. 中国有色金属学报. 2014(03)
博士论文
[1]铝合金中Portevin-Le Chatelier效应的多尺度实验和机理研究[D]. 曹鹏涛.中国科学技术大学 2010
[2]Al合金中塑性失稳现象（Portevin-Le Chatelier效应）的实验和机理研究[D]. 江慧丰.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]低温形变热处理对6201铝合金组织性能的影响[D]. 李红祥.北京有色金属研究总院 2019
[2]AA6061挤压管材热处理与颗粒介质成形工艺研究[D]. 毕江.燕山大学 2016
[3]形变热处理工艺对高强铝合金组织及性能的影响[D]. 何易.合肥工业大学 2016
[4]固溶过程中升温速率及淬火速率对7075铝合金板材的组织及性能的影响[D]. 王路.重庆大学 2016
[5]7075铝合金时效成形力学性能及微观组织特征研究[D]. 宗崇文.南昌航空大学 2015
[6]超高强7000系铝合金板材温热成形性能研究[D]. 闫巧云.大连理工大学 2015
[7]6016铝合金低温形变热处理行为的研究[D]. 梅霖.重庆大学 2015
[8]Al-Cu合金板材室温成形性能的研究[D]. 孙萍.合肥工业大学 2012
[9]7005/7075中高强度铝合金的应用研究[D]. 徐正.南京理工大学 2007
本文编号：3287175
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3287175.html
