Al-Zn-Mg-Cu合金厚板淬火殘余應(yīng)力消除方法的研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu合金厚板在淬火后，金屬基體在后續(xù)的時(shí)效過程中將析出大量彌散強(qiáng)化相，使合金得到強(qiáng)化，同時(shí)鋁合金在淬火過程中也將產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。具有高強(qiáng)、高韌、低殘余應(yīng)力的鋁合金拉伸厚板是現(xiàn)代航空、航天工業(yè)用量很大的新型結(jié)構(gòu)材料，殘余應(yīng)力的存在一方面使得厚板機(jī)加工時(shí)變形，不利于后續(xù)加工;另一方面會影響材料的動態(tài)使用性能。因此，有必要對厚板在機(jī)械加工前的殘余應(yīng)力予以消除或有效控制。本文探究了單級人工時(shí)效，打斷淬火，電擊處理以及多道次

2、間斷時(shí)效處理等工藝對淬火殘余應(yīng)力的消除效果，并探討分析了各工藝對合金其它性能的影響以及殘余應(yīng)力消除機(jī)理，主要的研究成果如下。
　　(1)傳統(tǒng)的人工時(shí)效對鋁合金淬火殘余應(yīng)力的消除效果有限，其對殘余應(yīng)力的消除幅度在35％以內(nèi)。傳統(tǒng)人工時(shí)效對鋁合金殘余應(yīng)力的消除作用階段主要為加熱的開始階段，長時(shí)間的保溫在未使合金發(fā)生回復(fù)或軟化之前無法有效地消除殘余應(yīng)力，時(shí)效的強(qiáng)化效果反而會限制殘余應(yīng)力的消除。
　　(2)打斷淬火對殘余應(yīng)力控制效果

3、有限且容易降低鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化效果。對于冷卻更慢，更容易造成內(nèi)外巨大溫差的大尺寸樣品以及淬火敏感性更高的合金而言，打斷淬火的效果將更不理想。通過對打斷淬火的換熱過程及溫度場的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對合金試樣施加一個(gè)幅度為80-180℃的快速升溫或降溫變化時(shí)，試樣本身大概會發(fā)生15-35 MPa的應(yīng)力變化。
　　(3)使用電流密度為2.5A/mm2的脈沖電流對鋁合金板材進(jìn)行電擊，可以取得70-90MPa的殘余應(yīng)力降幅，熱-電復(fù)合處理可以在單一

4、的電擊處理基礎(chǔ)上增加20MPa左右的殘余應(yīng)力降幅。
　　(4)使用多道次間斷時(shí)效處理可以有效地去除鋁合金淬火殘余應(yīng)力，淬火殘余應(yīng)力的降幅隨著多道次間斷時(shí)效處理的溫度和加熱速率的提高而增大，且不影響鋁合金的最終使用硬度。當(dāng)多道次間斷時(shí)效的加熱速率足夠快時(shí)，多道次間斷時(shí)效通過產(chǎn)生外拉內(nèi)壓的應(yīng)力場來中和抵消淬火殘余應(yīng)力，當(dāng)加熱速率不夠大時(shí)，則通過使合金產(chǎn)生微屈服而釋放殘余應(yīng)力。多道次間斷時(shí)效處理有效地降低了鋁合金內(nèi)部的位錯(cuò)密度，改良了合