航空鋁合金板應(yīng)力松弛行為的試驗(yàn)研究.pdf

1、7xxx系(鋁-鋅-鎂-銅系)和2xxx系(鋁-銅-鎂系)是可熱處理強(qiáng)化的變形鋁合金,它們具有優(yōu)良的力學(xué)、加工成型性能,且可通過淬火時(shí)效工藝析出大量彌散強(qiáng)化相使合金得到強(qiáng)化,或采用表面噴丸工藝引入表面壓應(yīng)力以改善材料表面特性從而顯著改善鋁合金結(jié)構(gòu)件的疲勞性能,延長其使用壽命,并有效抑制表面微裂紋的萌生與擴(kuò)展,故被廣泛應(yīng)用于航空航天等重要領(lǐng)域。但一方面,鋁合金淬火過程中將產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力,嚴(yán)重影響航空鋁合金結(jié)構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕能

2、力、尺寸穩(wěn)定性與后續(xù)加工變形等;另一方面,由噴丸強(qiáng)化工藝引入的表面應(yīng)力在外部溫度、應(yīng)力等交變載荷下很容易發(fā)生應(yīng)力釋放,從而使其有利效果降低。
　　 航空鋁合金制件從坯料制備、冷熱加工到工件最終服役,主要經(jīng)受三類典型但性質(zhì)不同的載荷:1)溫度,關(guān)注影響工件力學(xué)性能的溫度范圍;2)振動(dòng),即高頻微幅應(yīng)力載荷;3)應(yīng)力,多指低頻中高應(yīng)力載荷。
　　 本論文以7075與2A12航空用鋁材為研究對(duì)象,借助于X射線衍射法等應(yīng)力測(cè)試手段

3、,實(shí)驗(yàn)研究并機(jī)理探討淬火鋁合金厚板結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力的消減規(guī)律與工藝,及鋁合金件表面噴丸應(yīng)力松弛的影響因素。論文的研究工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　 1.實(shí)驗(yàn)研究了等溫保溫、階梯狀等溫保溫溫度下鋁合金淬火厚板的應(yīng)力松弛特點(diǎn),與不同熱、力載荷加載路徑下表面噴丸鋁合金試樣表面應(yīng)力的演變特性,并結(jié)合應(yīng)力松弛機(jī)理分析了熱、力載荷下鋁合金應(yīng)力松弛的異同。雖然作用載荷性質(zhì)不同,但最終影響到的是材料微觀特性,故在應(yīng)力松弛中所起到的效果相當(dāng),這也從側(cè)

4、面反映出理解應(yīng)力松弛機(jī)理應(yīng)訴諸于材料內(nèi)部微細(xì)觀特性的演變規(guī)律。
　　 2.研究了振動(dòng)時(shí)效技術(shù)中激振頻率的選擇依據(jù),且理論探討了振動(dòng)時(shí)效過程中阻尼對(duì)幅頻特性的影響,及阻尼-幅頻特性曲線呈特定變化趨勢(shì)的原因,進(jìn)一步分析并實(shí)驗(yàn)得到激振頻率或振型對(duì)鋁合金厚板淬火殘余應(yīng)力場消減或重分布的影響特性。考慮到工程應(yīng)用,結(jié)合運(yùn)用應(yīng)力疲勞公式與等效線性本構(gòu)關(guān)系,文中提出了一個(gè)基于應(yīng)力功恒等法的振動(dòng)時(shí)效模型。
　　 3.實(shí)驗(yàn)研究了交變循環(huán)載荷