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硕士学位论文
基于接触加热的7075-T6铝合金温成形工艺研究
Studyonwarmformingprocessof7075-T6aluminumalloybasedon
contactheating
摘要
近年来,为降低能源消耗,缓解环境污染的严峻形势,轻量化成为当代汽车产业的
主要发展方向。7075-T6铝合金密度较低、强度较高,具有强的抗氧化性和优良的物理
性能,这使之成为汽车行业零部件材料的理想选择。但7075-T6铝合金在常温下成形
困难,采用温成形工艺能有效改善其成形性。研究发现,采用加热炉加热由于加热时间
T6
过长,会造成态铝合金发生过时效,影响其使用性能。成形过程中的加热历史对可
热处理铝合金的成形性和成形后的力学性能至关重要,由于析出相的长大粗化是动力
学过程,需要一定的时间完成,所以提高材料的加热速率,缩短材料在高温时间的历程
contact
可能会降低成形后材料强度的损失。基于此,本文提出接触加热温成形技术(
heatingwarmforming,CHWF)。通过高温平板模具对铝合金板料施压加热,然后迅速
转移至模具成形。由于接触加热高的加热速率可以使板料快速到达成形温度,发育良
好的η相得以保留,降低了合金过时效的程度,可以保证成形后的零件的力学性能。尽
管国内外对高强铝合金板材温成形工艺进行了大量研究,但对CHWF技术的相关试验
及微观组织演变的研究较少,因此本文通过自主设计的接触加热-温成形试验装置,以
7075-T6铝合金板材为研究对象,针对其在温热条件下的力学性能和成形性,开展了接
触加热试验研究,并对工艺参数进行了优化。主要内容如下:
1.对比了接触加热和加热炉加热条件下的力学性能和成形性,并利用DSC、EBSD
和TEM分析了不同加热历史下的晶粒变化和析出相的演变,发现接触加热温成形的板
料内部强化析出相的数量较多,分布较均匀,保证了成形后的力学性能。
2.通过接触加热单向拉伸试验和筒形件温拉深试验分析了7075-T6铝合金板料在
不同温度下的成形性,并进行筒形件拉深试验模拟。试验结果表明板料随温度升高成
形性逐渐增加,200℃下板料获得了较好的成形性同时成形后的力学性能损失较小。
3.结合响应面研究接触加热时温度、压强、保压时间对板料力学性能的影响。利
用遗传算法对接触加热工艺进行参数优化,最终得到六组帕累托最优解。采用帕累托
最优解中的工艺参数,进行U形件冲压试验,分析了U形件的硬度变化规律和回弹角
度,经过比较得到了一组较适合工艺生产的参数组合即温度为200℃、压强为10MPa
16s
保压时间为。
I
通过本文的研究对于实现快速高效加热7075-T6铝合金,改善其成形性,缓解过
时效造成的性能损失,节约生产时间,降低生产成本,充分发挥铝合金卓越的力学性
能,并制定科学合理的成形工艺,为高强铝合金板的应用具有广泛而深远的意义。
:
7075-T6铝合金,接触加热温成形,析出相,响应面分析,遗传算法
II
Abstract
Studyonwarmformingprocessof7075-T6aluminumalloybasedon
contactheating
Abstract
Inrecentyears,inordertoeffectivelyreduceenergyconsumptionandalleviatethesevere
situationofenvironmentalpollution,lightweig
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