航空鋁合金板應力松弛行為的試驗研究.pdf

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

2、力、尺寸穩(wěn)定性與后續(xù)加工變形等;另一方面,由噴丸強化工藝引入的表面應力在外部溫度、應力等交變載荷下很容易發(fā)生應力釋放,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,關注影響工件力學性能的溫度范圍;2)振動,即高頻微幅應力載荷;3)應力,多指低頻中高應力載荷。
　　 本論文以7075與2A12航空用鋁材為研究對象,借助于X射線衍射法等應力測試手段

3、,實驗研究并機理探討淬火鋁合金厚板結(jié)構殘余應力的消減規(guī)律與工藝,及鋁合金件表面噴丸應力松弛的影響因素。論文的研究工作主要有以下幾個方面:
　　 1.實驗研究了等溫保溫、階梯狀等溫保溫溫度下鋁合金淬火厚板的應力松弛特點,與不同熱、力載荷加載路徑下表面噴丸鋁合金試樣表面應力的演變特性,并結(jié)合應力松弛機理分析了熱、力載荷下鋁合金應力松弛的異同。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,故在應力松弛中所起到的效果相當,這也從側(cè)

4、面反映出理解應力松弛機理應訴諸于材料內(nèi)部微細觀特性的演變規(guī)律。
　　 2.研究了振動時效技術中激振頻率的選擇依據(jù),且理論探討了振動時效過程中阻尼對幅頻特性的影響,及阻尼-幅頻特性曲線呈特定變化趨勢的原因,進一步分析并實驗得到激振頻率或振型對鋁合金厚板淬火殘余應力場消減或重分布的影響特性?？紤]到工程應用,結(jié)合運用應力疲勞公式與等效線性本構關系,文中提出了一個基于應力功恒等法的振動時效模型。
　　 3.實驗研究了交變循環(huán)載荷