不同时效态7050铝合金时效成形中析出相对应力松弛行为的影响

铝合金时效成形方法结合了合金的蠕变松弛和析出强化作用,作为一种先进的整体壁板制造技术倍受航空制造业青睐。7xxx系铝合金在时效成形过程中的应力松弛行为受到合金内析出相与位错蠕变交互作用的影响从而制约着成形后零件质量与性能。本文采用设计的应力松弛试验研究了不同时效态(固溶态,欠时效态和峰时效态)7050铝合金内析出相对时效成形过程中应力松弛行为的影响,并通过位错热激活动力学参数计算和显微组织表征分析析出相与位错运动的交互作用。结果表明时效成形过程中析出相对位错热激活运动有明显地阻碍作用,因此含有不同尺度析出相铝合金的应力松弛行为表现不同,随着析出相尺度的增加合金应力松弛速率减缓,应力松弛极限增大。不同时效态7050铝合金位错激活体积计算和显微组织表征结果都证明了应力松弛过程中析出相增大对位错运动的阻碍作用也越显著。峰时效态7050铝合金的位错激活体积最大,时效成形后塑性应变的转化率最低。此外,时效成形过程中,7050铝合金内析出相对位错热激活的阻碍作用引起了槛应力现象,且随着析出相的增大槛应力也逐渐增大。     

7050铝合金蠕变时效成形回弹规律与力学性能研究

以可时效强化7050铝合金为对象开展了蠕变时效成形试验研究,采用正交试验研究了回弹与各工艺因素(时效温度、时间、预弯半径)之间的关系;同时,通过人工时效与蠕变时效成形试验对比分析,揭示了外加应力对7050铝合金力学性能的影响规律。结果表明:蠕变时效温度对7050铝合金回弹的影响最大,时间次之,预弯半径对回弹的影响相对较小;与人工时效相比,蠕变时效初期材料的力学性能略有提高,但随着时效时间延长,力学性能明显降低。     

铝合金7075马鞍外形蠕变时效成形数值模拟及试验

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法。文章针对铝合金7075T651进行温度在160℃下的蠕变拉伸试验,基于蠕变试验数据,采用非线性最小二乘法确定了7075T651铝合金蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件通过编写蠕变子程序,建立了该材料的蠕变时效成形过程有限元模型。针对马鞍典型外形零件进行蠕变时效成形-回弹分析,就成形过程中的应力应变分布进行分析。在相应条件下进行了蠕变时效成形试验,并对模拟结果进行验证。结果表明,采用该本构方程,可以较好的对蠕变时效成形过程及回弹进行模拟预测。     

2A97铝锂合金蠕变本构模型的建立

对2A97新型铝锂合金在温度180℃不同应力水平条件下进行多组蠕变试验,通过数值拟合,建立了经典蠕变本构模型与基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型。结果表明,采用基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型得到的拟合曲线与试验值吻合较好,能准确描述蠕变时效成形过程。     

7050铝合金时效成形有限元模拟及回弹分析

针对7050铝合金建立蠕变时效本构模型,对ABAQUS软件进行二次开发,将本构模型嵌入到时效成形有限元模型中,通过模拟与试验验证了有限元模型的正确性。通过有限元模拟,对复杂壁板中的高筋整体壁板、变厚度壁板和球型面模具成形回弹进行分析和预测,获得了回弹的影响规律,为模具型面修正提供了可靠依据。     

2219铝合金稳态蠕变本构方程的建立

在时效温度为438~458 K、实验应力为120~180 MPa的条件下,采用RWS-50型电子蠕变机对2219铝合金蠕变时效行为进行研究。采用包含双曲正弦函数的方程,通过对实验数据的线性回归分析,确定应力指数、蠕变激活能及相关常数,建立2219铝合金稳态蠕变速率与实验应力及时效温度之间的关联本构模型。结果表明:随着实验应力的增大和时效温度的升高,2219铝合金的稳态蠕变速率增大,且蠕变曲线在第二阶段的持续时间缩短;依据本构方程计算出该铝合金在各条件下的稳态蠕变速率与其实验值的平均相对误差为4.22%,表明该本构方程可为2219铝合金蠕变时效成形工艺的制定提供理论依据。     

基于时效校形的TB5合金蠕变本构模型建立

对TB5钛合金进行在室温下V形弯曲回弹试验表明,该合金冷成形时回弹量很大。基于该合金成形后需要进行时效热处理,可采用时效校形方法提高成形精度。为描述TB5钛合金在时效校形过程中的变形行为,进行了不同应力条件下的蠕变试验,结果表明,时间硬化蠕变本构模型能较好地描述TB5钛合金在蠕变试验条件范围内的蠕变变形行为。采用非线性最小二乘法对试验数据进行拟合,得到了该时效温度下的蠕变本构方程中的材料参数。     

预变形对Al-Li-S4合金时效蠕变的影响规律及其本构建模（英文）

以Al-Li-S4合金为研究对象,开展其在不同预变形量、不同时效温度和试验应力下的单向拉伸蠕变试验,获得Al-Li-S4合金在时效成形基本热力条件下的时效蠕变行为和预变形对其形变、力学性能和显微组织的影响规律。结果表明:试样预变形量越大,蠕变第一阶段持续时间越短,蠕变第二阶段的稳态蠕变速率越大,最终的蠕变应变量越大,但在试验参数范围内仍小于未经预变形处理试样的蠕变应变量;TEM结果显示,引入预变形对T1相和θ′相析出有一定的促进作用并能显著促进析出相的细小弥散分布,同时抑制δ′相的析出,从而改善合金的力学性能。建立了能够反映时效机制、应力和预变形影响的蠕变时效统一本构模型,该模型的拟合结果对实验数据有较好的回归效果。     

7055铝合金蠕变试验及本构模型建立

对7055铝合金在时效温度155℃、不同应力水平和时效时间条件下进行多组蠕变试验,分析蠕变时效对微观组织和力学性能的影响。基于Kowalewski的蠕变应变本构模型,并通过分析微观组织演变建立的析出相长大模型与析出相强化模型,确立了能够较好描述材料蠕变行为的蠕变-时效统一本构模型;通过遗传算法得到了本构方程的材料参数。     

SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效幂律本构方程的建立

在时效温度423～463 K、实验应力150、175和200 MPa的条件下,采用电子蠕变机对SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效行为进行研究。采用幂律本构方程,通过对实验数据的线性回归分析,建立SiC_p/2024Al基复合材料稳态蠕变速率与实验应力及时效温度之间的本构模型。研究表明,随着实验应力增大和时效温度的升高,SiC_p/2024Al基复合材料的稳态蠕变速率增大,且蠕变曲线在第二阶段的持续时间缩短;根据本构模型计算得到的稳态蠕变速率的计算值与实验值基本吻合,表明该本构模型能准确的描述SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效行为。     

铝合金7075蠕变时效成形回弹规律

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。文章以可时效强化型铝合金7075为研究对象开展蠕变时效成形试验,考察厚度、弹性预变形量、时效时间和温度的综合效应对成形曲率半径的影响规律,并通过正交多项式回归分析,建立了回弹率与4个试验因素之间的回归方程,进行的工艺试验验证结果表明,运用该回归方程可以对蠕变时效成形后零件的回弹率进行预测。     

Tension–compression creep asymmetry in a turbine disc superalloy: roles of internal stress and thermal ageing

The tension and compression creep behaviour of an as-received and pre-aged IN100 disc alloy have been characterised in order to validate a previous hypothesis that the unusual response of low and even negative initial creep rates in tension was caused by the presence of an internal stress field within the alloy. Absolute values of initial creep rates in compression were found to be much greater than in tension and this asymmetric creep response is conclusive proof of the presence of an internal compressive stress field in the alloy matrix. The asymmetry was virtually removed by pre-ageing prior to creep and this is attributed to the decay of the internal stress. These features have been simulated using a microstructure-based creep model incorporating an evolving internal stress field. The model also simulates the additional (and complicating) reduction in general creep strength that is thought to be due to coarsening and dissolution of the smallest particles of the tri-modal γ^′ distribution in the alloy. The net consequence of these two competing thermal processes is that the short-term creep response is dominated by the initial magnitude of the internal stress field whereas coarsening and dissolution of the smallest γ^′ particles determines the long-term behaviour.     

Hastelloy C-276合金应力松弛试验及蠕变本构方程

对Hastelloy C-276合金分别在不同的温度(750、800、850和900℃)和相应的初始应力(250、250、250和200 MPa)条件下进行了多组应力松弛试验。利用试验测得的应力松弛曲线推导出应力松弛过程中蠕变应变速率与应力之间的关系,建立用于描述Hastelloy C-276合金应力松弛行为的蠕变本构方程,通过对蠕变应变速率—应力曲线进行拟合,得到各温度下蠕变本构方程中的材料常数。将蠕变本构方程带入有限元软件MSC.Marc对Hastelloy C-276合金的应力松弛过程进行模拟,模拟得到的应力松弛曲线与试验测得的应力松弛曲线符合得很好,验证蠕变本构方程的可靠性。     

铝合金2324蠕变时效成形试验研究

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。文章以可时效强化型铝合金2324为研究对象开展蠕变时效成形试验,考察了厚度、弹性预变形量、时效时间和温度的综合效应对成形曲率半径和材料性能的影响规律,并通过正交多项式回归分析,建立了回弹率与4个试验因素之间的回归方程,为实际工艺参数的优化以及回弹预测提供参考。     

7B04铝合金时效成形本构模型研究与有限元应用

通过ABAQUS软件的二次开发,将蠕变-时效本构模型应用于铝合金时效成形的有限元分析,得出铝合金等厚板在时效成形过程中的等效蠕变应变、屈服强度,以及析出相尺寸和分布的变化规律,并通过铝合金等厚板弯曲-时效成形的实验,验证了模型的准确性。     

Deep drawing of 6A16 aluminum alloy for automobile body with various blank-holder forces

Based on the ABAQUS/explicit finite element method,the deep drawing of 6A16 alloy pre-aged and then storaged at room temperature for 1 week with various blank-holder forces(10,14,18 kN) was studied.The distribution and variation of stress and strain in deformation zones were investigated to drive the forming property and process of the alloy.Besides,the simulation result was verified combined with the deep drawing experiments.The results show that the stress and strain of the deformation zone have an incremental trend with the blank-holder force increasing while the deformation degree and grain size within a certain deformation zone have an obvious increase and an enlargement,respectively.After the deep drawing,the hardness of products also increases with the enhancement of blank-holder force.The blank-holder force of 18 kN is certified as the preferential one by the analysis of microstructure and simulation results.     

Non-Steady-State Creep Behavior in Tube Gas Forming

A steady-state creep equation is commonly used in the analysis of superplastic forming or other elevated temperature forming processes. However, in Hot Metal Gas Forming of tubes, the effective stress increases as tube diameter expands and wall thickness decreases, and a steady-state creep condition does not exist. Thus, non-steady-state creep behavior of materials becomes important. This paper presents some experimental results on transient creep behavior of a magnesium alloy, and provides an analysis on transient creep behavior and its application in tube forming mechanics. It is verified that non-steady-state creep plays important role in the gas tube forming at elevated temperatures. This article was presented at Materials Science & Technology 2006, Innovations in Metal Forming symposium held in Cincinnati, OH, October 15-19, 2006.     

蠕变时效成形工装设计研究

蠕变时效成形技术在航空航天器件中大型复杂整体壁板类零件的制造上具有独特优势,被认为是大型飞机重要的金属成形工艺之一。介绍了蠕变时效成形工装的技术要求,针对蠕变时效成形时的特点,结合成形工装的设计要求,设计制造了基于机械加载式成形工装和基于气压加载且自备加热系统的成形工装,两种工装既简单又实用,特别是后者具有较强的工程应用价值。经蠕变时效成形后的零件材料力学性能有所提高。