铝合金预拉伸板材的回归再时效处理

截止2013年,中国拥有拉伸机的铝合金厚板生产企业8家,共有拉伸机12台,最大的为120mn。目前在建与拟建的预拉伸机如果在2018年全部建成的话,中国将拥有预拉伸机50台,占世界总数的62.5%,所生产的预拉伸板足可以满足全世界那时的需求还绰绰有余。2014年,中国在建的有预拉伸机的厚板项目有5个,共有拉伸机12台。截至2014年6月,中国拟建的有预拉伸机的板带项目至少在10个以上,估计拉伸机总数超过35台。

为消除铝合金预拉伸板中的残余应力,采用弹塑性有限元法对振动时效消除残余应力进行数值模拟。研究振动时效工艺参数对残余应力消除的影响,结果表明只有铝合金预拉伸板产生一定的塑性变形振动时效才能有效消除残余应力;对于共振时效,激振产生的较大振幅能更有效消除残余应力;激振时间对激振效果影响不大。

针对铝合金厚板内部残余应力检测难、预测难、控制更难的问题,通过三因素三水平正交试验,运用裂纹柔度法检测了7075铝合金预拉伸板的内部残余应力,总结了其分布规律,根据厚板内部的应力分布特点,构造了应力分布线型函数;运用非线性回归技术,建立了关键点应力值与淬火板表面应力的关系,构建了预拉伸板残余应力场评估模型.结合测试得到的淬火板表面应力和回归得到的关键点应力值,重构预拉伸板残余应力场.对某厂生产的预拉伸板进行的残余应力评估表明,该模型具有较强的工程实用性.

通过研究单级、双级和三级时效对新型高强铝合金强韧性的影响,探索使该合金具有最佳强韧性配合的热处理工艺。此外,对该合金在不同热处理条件下的kic试样的断裂特征进行了观察。

铝合金厚板在航空航天领域中应用较为广泛,在厚板轧制淬火之后很容易出现变形等问题,直接的影响了整个厚板的成材率,对版型的控制以及矫直技术进行了分析,旨在有效的解决铝合金厚板变形问题,更好的发挥铝合金厚板自身的价值与效能。

采用直接热力耦合的方法,引入7075铝合金高温下的流变应力特征曲线,对不同厚度的7075铝合金板材在实际淬火工艺下的淬火过程进行数值模拟,揭示铝合金板材淬火残余应力分布规律;考虑铝合金板材拉伸过程中的实际夹持方式,对不同厚度7075铝合金板材实际拉伸过程进行数值模拟,分析对比拉伸后残余应力分布规律,并对拉伸工艺进行优化,确定最佳拉伸率和锯切量,揭示厚度变化对淬火残余应力、拉伸后残余应力以及锯切量的影响规律。利用钻孔法对实际拉伸的7075铝合金板材进行拉伸后残余应力的试验测试,数值模拟结果与试验测试结果相吻合。研究结果表明,随着厚度的增加,淬火残余应力、最佳拉伸率以及锯切量都相应增大,锯切量中过渡区长度为板材厚度的60%～70%。

为了探求铝合金预拉伸厚板变形特点对应力场的影响,结合实验和有限元仿真,揭示了预拉伸工艺下厚板非均匀区应力演变规律.在不同尺寸厚板和不同工艺下,运用实验预拉伸机仿真模型,分析夹持区和过渡区应力场演变机理和规律.分析结果表明,非均匀区多样化的应力分布特点,不仅影响了厚板夹持稳定性,也对材料拉伸后的锯切率造成影响.拉伸时,夹持长度应不小于2倍试件厚度以保证拉伸稳定性.同时,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%,参考锯切长度为板厚3倍为宜.

采用非线性有限元软件msc.marc,结合淬火和预拉伸实验,建立厚板淬火-预拉伸应力预测模型时,运x射线衍射技术的层削测试方法验证了此模型。结果表明:应力场预测模型计算结果与实验测算吻合较好,其中淬火应力平均偏差小于10%;有效的实验测试可以对有限元预测模型的建立进行改进和检验;理想假设的存在使得预测结果与实际有所偏离,但应力预测趋势仍可有效揭示厚板的应力演变规律。

铝合金预拉伸厚板变形区域分为夹持区、过渡区和均匀区三个部分。在模拟厚板预拉伸变形过程基础上,分析了各变形区域变形机理和应力分布规律。夹持区变形不充分,导致残余应力不足60%,且内部应力分布复杂。过渡区残余应力沿拉伸方向分布不均匀,对不同尺寸板厚在不同拉伸工艺下的过渡区进行分析说明,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%。最后分析了均匀区应力演变规律,探讨了不同拉伸量和拉伸速度对不同尺寸厚板拉伸效果的影响,认为拉伸量2.0%～2.5%可满足较好的工艺要求。

铝合金的热处理 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有 所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分 钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下 结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的 保温也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面 或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹 具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来 缩短热处理周期和提高铸件的性能。 一、热处理的目的 铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切 削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求， 除al-si系的zl102，al-mg系的zl302和

中国工程科学 铝合金板材拉伸变形时橘皮 成因的研究进展 马鸣图 1 ，杨红亚 2 ，吴娥梅 2 ，金庆生 1 （1.中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆400039；2.重庆新材料工程中心，重庆400039） [摘要]本文对铝合金板材拉伸变形时橘皮成因的研究进展进行了评述。首先展示了有无橘皮板材在各 种检测仪器下拉伸变形前后的表面形貌、表面滑移带、粗糙度和拉伸断口的形貌，并展示了纳米硬度的测量 结果和表征。进一步介绍了最近关于橘皮形成的电子背散射衍射技术（ebsd）的研究成果和x射线对有无 橘皮样品的织构测量结果，结合样品的显微组织和力学性能深入分析了橘皮的成因。一系列的结果表明，拉 伸变形以后表面橘皮的出现与拉伸变形过程中产生的织构密切相关，而织构的生成又与拉伸过程中晶粒变 形的不均匀性有关；晶粒的大小将明显影响变形的不均匀性和织构的生成，粗晶粒比细晶粒

通过在523k~723k的温度范围内和应变速率为0.001s-1~0.1s-1下对耐热铝合金(fvs0812)板进行温拉伸实验,研究耐热铝合金板温拉伸性能,以及该合金在升温条件下流变应力与变形温度、应变速率之间的关系,并使用改进了的fieldsandbackofen方程建立fvs0812合金在温拉伸时应力-应变本构模型。

采用比例试样与50mm定标距的非比例试样对6005a-t6铝合金型材进行室温拉伸试验,并对两种类型试样测得的断后伸长率进行了研究。试验结果表明:采用比例试样测得的断后伸长率结果比较接近,能够反映材料的真实性能,且此时的断后伸长率具有可比性;采用非比例试样测得的断后伸长率结果相差较大,且对于同一试样,l0越大,a越小。

由中国机械工业联合会组织,中国重型机械研究院股份公司、西南铝业、重庆大学等参与完成"12000吨航空级铝合金板材预拉伸机装备"项目的单位有关负责人参加了对西南铝"12000吨航空级铝合金板材预拉伸机装备"项目进行科技成果的鉴定会。在考察12000吨拉伸机装备生产现场的基础上,鉴定委员会的专家们听取了项目科技成果报告,审查

日前,中铝西南铝成功研制出的国内最大截面超宽超厚铝合金预拉伸板,顺利通过了由中国航空工业集团公司组织的专业评审.该产品配套航空航天飞行器后可有效减轻后者自身重量,提高其使用寿命和安全性能.2012年,西南铝就开始实施整体承力构件所需的超宽超厚铝合金预拉伸板材的材料研制.超宽超厚铝合金预拉伸板具有的高强韧、高损伤容限,尤其是优良的疲劳性能,对材料研制提出了更高更苛刻的技术要求,研制工作一时难以取得突破.因为随着材料规格的增大,工程

近日,中铝西南铝成功研制出国内最大截面超宽超厚7050铝合金预拉伸板,并顺利通过了中航工业组织的专业评审,成为继美铝、加铝之后,世界上第三家能生产该类产品的企业。这标志着西南铝已完全具备第三代铝合金材料的生产能力,实现了同类产品国产化,填补了国内空白。

基于有限元软件msc.marc,对7075铝合金厚板淬火过程和预拉伸过程进行参数化模拟。以淬火残余应力作为初始条件读入预拉伸模型,利用生死单元技术,对预拉伸机夹具的夹紧和放松进行模拟,并对拉伸机理进行研究。研究结果表明:在拉伸过程中,表层金属应力由受压逐渐变为拉应力,而内层金属一直受拉应力作用,松开夹具后,铝合金厚板回弹,应变出现松弛,应力大大减小;随着拉伸量的增加,残余应力随之减小;而塑性变形随之增加;当拉伸量相同时,残余应力随铝合金板厚的增加而增加,为达到消除残余应力的最佳效果,预拉伸量需随板厚的增加而增加;在满足应力消除效果的前提下,拉伸量应取较小值。

运用有限元法对7075铝合金厚板预拉伸过程进行了数值模拟,获得了预拉伸板内部的残余应力分布,研究了预拉伸量对残余应力演变的影响。采用裂纹柔度法对淬火板和预拉伸板(拉伸量分别为1.8%、2.2%和2.5%)进行了残余应力检测,计算得到了不同工艺下铝厚板内部的残余应力分布。结果表明:预拉伸能够大幅消减淬火残余应力,当拉伸量为2.2%左右时,残余应力减少至±20mpa,能够满足后续加工的要求。

利用msc.marc非线性有限元软件建立了一个淬火-预拉伸模型,并利用该模型对7075铝合金厚板进行了仿真研究。仿真结果表明,对于7075铝合金的最佳拉伸量为2.0%～2.5%,预拉伸后板内残余应力降低幅度可达90%以上,且残余应力分布形式由淬火态的"m"型演变为预拉伸后的"w"型;随着拉伸量的增加铝板内塑性变形合格的区域逐渐增加,可利用预拉伸中的等效应力分布状态确定锯切区。若提供适当的残余应力测试结果,利用有限元仿真模型可有效地揭示铝合金厚板淬火-预拉伸内部残余应力的演变规律。

在现代材料科学与技术的发展的历史中,航空航天材料一直扮演着先导和基础作用。2a14t651合金是航空航天领域极具应用前景的结构材料。根据实际生产情况,我们对该铝合金预拉伸板材尺寸、预拉伸量、不平度及表面提出了具体的检验方法,指出生产过程中应该注意的问题,并就今后的研究检测提出了建议。

采用钻孔法对经不同拉伸量的60mm厚6061铝合金预拉伸板进行残余应力的测量,分析其现存残余应力大小与拉伸量的匹配关系。结果表明:对于60mm厚的6061预拉伸板经拉伸率1.9%左右的预拉伸后,其残余应力较低。

通过拉伸性能试验及制耳率的测定,分析了不同工艺轧制深冲用工业纯铝冷轧板材力学性能的各向异性行为及其对深冲制耳的影响。结果表明:轧制工艺的不同使得纯铝板材的拉伸性能表现出不同的各向异性,从而产生不同的制耳,其中尤以塑性应变比对制耳影响最为明显;拉伸性能随方向变化程度越小,板材深冲后的制耳越不明显;采用优化的工艺可生产出制耳率低于2%的杯形件,达到了成品的性能要求。