新淬火状态2B06铝合金板塑性成形各向异性行为研究

通过与轧制轴成0°、45°和90°方向的单向拉伸试验,研究了2B06铝合金板O态和W态(新淬火态)下材料的强度各向异性(3个方向屈服强度的变化)和塑性流动各向异性(3个方向厚向异性指数的变化)行为。发现,虽然屈服强度和应变硬化受热处理状态影响显著,但强度各向异性和塑性流动各向异性受热处理状态影响较小,均在试验数据分散范围之内。获取的试验数据被用来校准Hill48屈服准则。通过绘制的屈服轨迹发现,对于W态可以采用与O态相同的屈服面形状来描述其材料塑性各向异性行为,这样将显著减少W态下本构模型校准需要的试验数。

2B06铝合金板成形极限图的实验测定与理论预测(英文)

通过实验确定和理论计算得到2B06铝合金板的成形极限图(FLC)。在凸模胀形实验中通过改变试件的宽度得到完整的FLC。理论预测的FLC是基于不同失稳理论和不同的屈服准则计算得到的。通过对比可知,基于同一失稳理论和不同屈服准则的预测曲线区别不大,所以不同屈服准则对理论预测的影响并不大。而基于不同失稳理论的理论曲线之间差距很大。基于SWIFT分散性失稳理论的FLC曲线比试验测定的曲线要高。基于HILL集中性失稳理论的FLC右半边曲线不可用。应用MK理论的FLC预测曲线与试验结果最为接近,所以MK可以作为理论计算预测成形极限图的有效方式。

2B06及7B04腐蚀损伤规律研究

现役飞机的铝合金结构腐蚀问题很普遍,尤其是在海洋服役环境下。采用当量加速腐蚀试验的方法模拟飞机服役环境对2B06和7B04两种新型铝合金材料进行加速腐蚀试验,检测这两种型号铝合金材料不同腐蚀年限的腐蚀损伤数据,并分别对这些腐蚀数据进行统计分析,得到2B06和7B04两种新型材料的腐蚀损伤规律,为飞机结构的腐蚀损伤修理及现役飞机的剩余寿命评定提供数据及理论基础。

2B06铝合金大气腐蚀过程的电化学噪声监测

采用电化学噪声EN(electrochemical noise)技术和基于Compact RIO的分布式大气腐蚀便携式现场实时监测系统,对北京地区大气环境下2B06铝合金腐蚀过程进行长期监测,并对采集的电化学噪声信号进行统计分析,探索了电化学噪声方法在铝合金腐蚀现场监测方面的应用及腐蚀速率表征参数,从而对腐蚀进行预测并减小损失。结果表明:该系统可对铝合金的大气腐蚀过程进行现场实时监测,电化学噪声电阻Rn和电流噪声标准偏差SI可作为反映铝合金大气腐蚀速率的表征参数;长期监测结果显示北京地区的2B06铝合金在相对干燥的秋冬季节腐蚀较缓。

深冲用2B06-O铝合金板材的工艺研究

试验研究了退火温度、保温时间、冷却方式对2B06-O铝合金板材组织及深冲性能的影响,确定了合理的成品退火工艺制度。结果表明,按照确定的工艺制度生产的板材经用户深冲加工试验无裂纹,能满足用户的使用要求。

2B06铝合金薄壁圆盘零件冲击液压成形研究

提出了冲击液压成形冲孔一体化新工艺,对2B06铝合金薄壁圆盘形零件普通液压成形与冲击液压成形下板料的变形行为进行系统研究。与普通液压成形初期板料的“凸底变形”不同,冲击液压成形初期板料的变形呈现“平底变形”;当冲击速度在28.9~31.6 m/s时,零件贴模效果较好;冲击液压冲孔工艺相比普通冲孔工艺,孔壁质量更高。采用新工艺可获得较好的成形及冲孔精度,并有效降低减薄及破裂缺陷,拓展了冲击液压成形的应用领域。

2B06铝合金腐蚀动力学规律试验研究

根据某海域的环境数据编制了当量加速腐蚀试验谱,运用该当量加速腐蚀试验谱对2B06铝合金材料进行当量加速腐蚀试验,试验结果采用KH-7700三维显微镜进行观测。运用腐蚀深度D、截面积A和无量纲参数Area-Box(AB)等参数作为腐蚀损伤的表征量,通过分析不同当量腐蚀年限下的典型微观腐蚀坑的形貌特征得出腐蚀损伤规律,研究了各表征量的概率分布特性及随腐蚀时间的变化规律。

2B06高纯铝合金熔铸工艺研究

介绍了2B06铝合金的特点,确定了其熔铸工艺参数,该工艺参数可以生产出符合标准要求的2B06铝合金铸锭,满足用户的需要。

2B06及7B04铝合金扩散连接数值模拟研究

针对2B06铝合金及7B04铝合金扩散连接变形及焊合率控制难题,在有限元软件ABAQUS中构建扩散连接变形有限元仿真模型及扩散连接界面孔洞闭合有限元仿真模型,研究不同扩散温度、加载压力及时间下的两种铝合金扩散连接厚度压缩变形及界面连接过程,最终确立一组优化的工艺参数。模拟结果表明:选择扩散连接温度500~510℃、加载压力4 MPa,能够在3~10 h内实现扩散连接界面孔洞的完全闭合。通过工艺试验得到扩散连接最佳工艺参数,证明模拟结果合理。

2B06铝合金支架断裂失效分析

飞机地面检查时发现,固定液压电磁阀2B06铝合金支架发生断裂故障。针对该失效故障,对支架进行宏观检查、微观检查、金相组织检查、化学成分分析等理化分析,对支架实际安装状态进行检查,并进行有限元分析,对支架断裂裂纹性质和产生原因进行分析讨论。结果表明,支架断裂裂纹性质为疲劳裂纹,是支架装配异常翘起导致装配应力和正常工作载荷综合作用导致;为预防此类故障,修理时应保证支架固定液压电磁阀时贴合安装框梁,必要时可更换新支架,从而降低装配应力。

2B06铝合金双层结构件DB&SPF组合工艺研究

基于DB&SPF组合工艺的优势,采用表面碱洗预处理去除氧化膜的方法,实现了2B06铝合金双层结构件的制备。研究了表面粗糙度和扩散温度对2B06铝合金扩散连接接头组织和性能的影响,确定了最适宜的扩散连接工艺参数。通过高温单向拉伸实验、有限元仿真拟合等方法,制定了2B06铝合金超塑成形的工艺参数。结果表明:在连接压强为5 MPa、保温时长为2.5 h、扩散温度为500~530℃时,扩散连接效果较为理想;较低的表面粗糙度可以降低接头位置的氧含量浓度,提高接头质量;接头剪切强度可达78 MPa以上。随后,在450℃、应变速率为0.003 s-1下超塑成形,得到了结合良好的2B06铝合金中空双层结构件。

2B06铝合金电磁成形试验研究

为探究航空用2B06铝合金在不同应变速率下的力学性能和电磁成形性能,开展了不同应变速率下的力学性能测试和电磁胀形及翻边试验。结果表明,两种热处理状态下的板材均表现为:随着应变速率的提升,材料的延展性有显著提升,但即使在高应变速率下,T态板材的延展性能仍低于O态板材。随后基于电磁成形平台,进行了指定特征的电磁胀形和电磁翻边试验,通过测量距离模具间隙、减薄和硬度等,分析了2B06铝合金在不同热处理状态下的成形规律,其中胀形和跑道型翻边特征存在圆角和直壁过渡区域,表现为更复杂的变形行为,距离模具间隙大且减薄严重,尤其在延展性较差的T态板材的工艺设计中需要重点关注。

短时局部热处理提高2B06铝合金口框零件成形性的模拟研究

通过单向拉伸试验获得2B06铝合金原始O态和短时热处理板材的真实应力-应变曲线。采用有限元模拟方法探讨了局部热处理差性板材在铝合金复杂零件成形中的应用,系统研究了不同局部热处理方案对铝合金复杂口框零件成形性的影响,并分析了零件成形能力提高的机理。模拟结果表明:采用原始O态板材成形口框零件时,局部减薄严重,破裂多发生在平面应变变形区;合适的局部热处理方案可显著提高口框零件的成形能力,局部热处理引起的材料局部硬化可显著提高2B06铝合金局部成形性;同时,软硬材料的梯度分布可使原始破裂位置的应变路径由平面应变转变为单拉状态,显著提高板材的成形性能。

管电极电解加工铝合金非均匀残余应力的测量研究

设计了一种可以精确控制制孔深度的管电极电解加工制孔的装置,采用逐层钻孔的方法测量铝合金沿深度方向的残余应力。以2B06铝合金为研究对象,采用质量分数为5%的NaCl溶液作为电解液,通过试验得到最优的电解加工参数组合为:管电极的进给速度2.5mm/min,初始加工间隙2.0mm,恒电流0.5A。采用5层钻孔法,制孔的步进深度为0.05mm,利用应变仪采用机械钻孔法测量了不同层深的残余应力,并与电解法测量的残余应力进行对比,平均差值接近15%。使用XRD衍射仪结合剥层法测量了铝合金残余应力,以衍射法的测量结果为基准,电解法测量的相对误差接近10%,机械法误差较大。验证了管电极电解加工的小孔法测量残余应力的可行性。