【摘要】：高強鋁合金厚板制備的整體薄壁結(jié)構(gòu)件具有質(zhì)量輕和強度高等特點,常被應用于飛機的生產(chǎn)制造中。但是此類薄壁件在加工和表面處理時會引入大量的殘余應力,帶來了結(jié)構(gòu)尺寸的不穩(wěn)定性。本文通過實驗研究,對有色金屬結(jié)構(gòu)件進行振動時效實驗,從微觀和宏觀兩個方面研究了振動時效工藝對于7075鋁合金薄壁構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性的影響,研究工作如下:1.研究了振動時效(VSR)工藝對鋁合金薄壁構(gòu)件應力松弛的影響在VSR提供的循環(huán)載荷下,殘余壓或拉應力峰值層優(yōu)先發(fā)生應力松弛。殘余應力的消減情況與其大小有著必然的聯(lián)系,當表面應力越高,應力松弛的效果越好。實驗證明VSR可以有效將其表面應力峰值消減22%～32%。2.從宏觀和微觀方面揭示了振動時效作用機理本文基于包辛格效應和位錯理論總結(jié)了振動時效消減殘余應力的宏觀和微觀機理,基于蠕變理論提出了振動時效與循環(huán)蠕變在力學本質(zhì)上的相關性。通過XRD分析后發(fā)現(xiàn),振動時效有效地改善了材料的表面特性,并能夠使晶粒細化,表面顯微硬度提高。說明了 VSR工藝對構(gòu)件改善材料表面特性有積極作用。3.振動時效對鋁合金薄壁構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性有積極作用噴丸零件的尺寸不穩(wěn)定,主要是由于噴丸導致材料表層塑性變形不充分、不均勻所導致。VSR技術有效的消除和均化了表層殘余應力,避免了表層變形和表面硬化的不均勻現(xiàn)象,削弱了零件尺寸不穩(wěn)定因素。實驗結(jié)果說明:VSR有助于工件尺寸穩(wěn)定。
【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21
【圖文】：

圖１．２鋁合金整體薄壁構(gòu)件逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ａｌｕｍｉｎｕｍ邋ａｌｌｏｙ邋ｉｎｔｅｇｒａｌ邋ｔｈｉｎ－ｗａｌｌｅｄ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ逡逑圖１．２為鋁合金整體薄壁構(gòu)件。可以肯定的是，鋁合金整體薄壁構(gòu)件在航空航天逡逑領域有廣泛而有效的應用。但上述存在的問題暴露出來的難點也是急需解決的問題。逡逑１．２振動時效概況逡逑１．２．１振動時效簡介逡逑殘余應力（Ｒｅｓｉｄｕａｌ邋Ｓｔｒｅｓｓ）是指在零件的機械制造加工過程中，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生逡逑的應力。當外力撤去，在無外力的作用下，以平衡的狀態(tài)存在于物體內(nèi)部的應力。從逡逑概念可以看出，殘余應力不是單純的一個數(shù)值，而是一個分部狀態(tài)或稱為殘余應力場。逡逑在實際的工程應用當中會遇到各種殘余應力所帶來的問題，例如：構(gòu)件形變、疲勞失逡逑效，應力腐蝕斷裂等。因此，如何有效的消除和均化構(gòu)件內(nèi)部的殘余應力是目前學術逡逑界討論的焦點。逡逑在工程應用中常常采取時效的方式來消減消減金屬殘余應力，主要三種時效方式逡逑分別是熱時效、自然時效、振動時效。逡逑１）熱時效（ＴＳＲ，Ｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｒｅｌｉｅｆ）是最常用的消除殘余應力的方法之一。圖逡逑１．３為大型熱時效爐。其工藝原理是在通過高溫來降低材料本身的屈服極限

中南林業(yè)科技大學碩士學位論文邐第一章緒論逡逑講，熱時效可以消除構(gòu)件內(nèi)部５０％以上的殘余應力Ｗ。如今隨著鋼鐵行業(yè)的不斷創(chuàng)新逡逑與進步，傳統(tǒng)熱時效的工藝技術更加成熟，相關的技術指標也愈加完善。熱時效工藝逡逑在工程方面主要應用于結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)，但是也存在著許多的不足。例如需要很大的設逡逑備方面的投入；工藝方面要求非常嚴格，溫度過高或過低都會影響時效的效果｜６１；構(gòu)逡逑件必須要匹配退火爐的尺寸，通常大型結(jié)構(gòu)件要定制大型號的退火爐，這使得成本非逡逑常高昂？，同時熱時效對能源的消耗是不可忽視的問題，地球上的化石能源正在逐年遞逡逑減，環(huán)保高效的時效方法是一直以來追求的目標。逡逑

圖１．４大型工件的振動時效逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋ＶＳＲ邋ｏｆ邋ｌａｒｇｅ邋ｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ逡逑圖１．４為大型工件的振動時效。雖然ＶＳＲ的優(yōu)點很多，但是還是會受到一定條逡逑件的制約。盡管ＶＳＲ在實踐己經(jīng)得到了廣泛的應用，但是振動時效在交變應力作用逡逑下殘余應力的削減機理仍然不能很有說服力。目前ＶＳＲ在黑色金屬領域應用比較廣逡逑泛，對于鑄鐵件和焊接件的ＶＳＲ處理，效果比較明顯。從宏觀方面來看，ＶＳＲ方法逡逑用于改善金屬性能，特別是改善機械性能和釋放殘余應力方面有顯著的效果［１３＿１６］。其逡逑效果主要集中在材料屈服后的殘余應力降低，例如通過時效來提高波紋管尺寸穩(wěn)定性，逡逑降低殘余應力［｜７］，以及對焊接件進行高頻振動后的應力消減等［１８＿１９］。在有色金屬的應逡逑用方面，學術界正在進行摸索和探究，尤其是鋁合金在工程中的廣泛應用，如中南大逡逑學的沈華龍選用鋁合金厚板，對不同振動時效工藝進行了研究探討郭俊康、胡永逡逑會在鋁合金厚板振動時效削減殘余應力機理方面進行了探宄然而在鋁合金框架逡逑件的應用方面寥寥無幾

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本文編號：2800785