Al-Zn-Mg-Cu合金厚板淬火殘余應力消除方法的研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu合金厚板在淬火后，金屬基體在后續(xù)的時效過程中將析出大量彌散強化相，使合金得到強化，同時鋁合金在淬火過程中也將產(chǎn)生較大的殘余應力。具有高強、高韌、低殘余應力的鋁合金拉伸厚板是現(xiàn)代航空、航天工業(yè)用量很大的新型結構材料，殘余應力的存在一方面使得厚板機加工時變形，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，有必要對厚板在機械加工前的殘余應力予以消除或有效控制。本文探究了單級人工時效，打斷淬火，電擊處理以及多道次

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

3、有限且容易降低鋁合金的時效強化效果。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)，當對合金試樣施加一個幅度為80-180℃的快速升溫或降溫變化時，試樣本身大概會發(fā)生15-35 MPa的應力變化。
　　(3)使用電流密度為2.5A/mm2的脈沖電流對鋁合金板材進行電擊，可以取得70-90MPa的殘余應力降幅，熱-電復合處理可以在單一

4、的電擊處理基礎上增加20MPa左右的殘余應力降幅。
　　(4)使用多道次間斷時效處理可以有效地去除鋁合金淬火殘余應力，淬火殘余應力的降幅隨著多道次間斷時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。當多道次間斷時效的加熱速率足夠快時，多道次間斷時效通過產(chǎn)生外拉內(nèi)壓的應力場來中和抵消淬火殘余應力，當加熱速率不夠大時，則通過使合金產(chǎn)生微屈服而釋放殘余應力。多道次間斷時效處理有效地降低了鋁合金內(nèi)部的位錯密度，改良了合