高强度铝合金坯料残余应力抑制消除技术及发展趋势.pdf

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1、综述航天制造技术高强度铝合金坯料残余应力抑制消除技术及发展趋势陈浩曲中兴张立武（西安航天动力机械厂，西安710025）摘要：高强度铝合金坯料往往存在很大的残余应力，残余应力不但对材料的强度、疲劳寿命、抗应力腐蚀性能有很大影响，而且还会降低构件尺寸稳定性，必须有效地抑制和消除。阐述了高强度铝合金坯料残余应力产生的原因，重点介绍了几种可行的抑制消除高强度铝合金坯料残余应力技术及其发展趋势。关键词：高强度铝合金；残余应力；抑制；消除；淬火ResidualStressControlandReliefTechnologyinHighStreng

2、thAluminumAlloyandIt’sDevelopmentTrendsChenHaoQuZhongxingZhangLiwu(Xi’anAerospacePowerMachineFactory,Xi’an710025)Abstract：Highstrengthaluminumalloyalwayshasalotofresidualstresses.Residualstresshasnotonlyagreatimpactonthestrength,fatiguelife,stresscorrosionresistanceofth

3、ematerial,butalsoreducesthedimensionalstabilityofthecomponent,thereforeitmustbeeffectivelyreducedandrelieved.First,theoriginofresidualstressisanalyzedinthispaper.Second,severalfeasibletechnologiesareexpoundedtoreduceandrelieveresidualstress.Finally,thedevelopmenttrendso

4、fthesetechnologiesarepresented.Keywords：highstrengthaluminumalloy；residualstress；reduction；relief；quenching1引言2铝合金坯料残余应力产生的原因高强度铝合金具有密度小、强度高、韧性和耐腐一般说来，铝合金坯料的残余应力主要与毛坯成蚀性能良好、加工性能及焊接性能优良等特点，是飞形方式（锻、铸、轧等）和固溶处理有关。但是有关行器轻量化设计和综合性能提升的重要结构材料，其资料显示，航空航天用高强度铝合金的固溶温度将前应用程度是体现飞行器先

5、进性的一个重要方面[1，2]。道工序产生的残余应力消除一大部分或完全消除[3]，航随着航空航天技术的发展，铝合金结构件越来越空航天用高强度铝合金坯料的残余应力主要产生于固呈现出尺寸大、形状复杂、薄壁曲面和整体结构的发溶处理的淬火过程，当铝合金坯料从500℃左右的高温展趋势，对铝合金材料的要求也更为苛刻。根据型号迅速淬入低温介质，坯料表面与内部产生很大的热梯工程一线加工现象及相关研究可知，材料性能、构件度，从而引起了很大的淬火残余应力，其值甚至接近加工变形与残余应力密切相关，残余应力的存在对材于材料的屈服极限。料的疲劳强度、抗应力腐蚀能

6、力、尺寸稳定性与使用因此，为了控制航空航天高强度铝合金坯料残余寿命等有着很大的影响，尤其是当残余应力过大时，应力，可以从两个方面入手，一是最大程度降低淬火构件变形极其严重。因此残余应力抑制消除技术一直过程中残余应力的产生，二是采取合理技术方法消除是航空航天制造业的研究热点。残余应力。作者简介：陈浩（1990-），硕士，材料科学与工程专业；研究方向：金属材料成型技术。收稿日期：2016-09-195综述2016年10月第5期3高强度铝合金淬火过程残余应力抑制技术因环境污染问题，使用受到了限制，只是在淬火敏感性不高的铝合金薄壁件中有所应用

7、[9]。为提高铝合金材料性能，可热处理强化铝合金一3.2.2水基聚合物淬火介质般要进行固溶处理，其中固溶处理的淬火过程对材料水基聚合物淬火介质出现于上世纪五六十年代，性能的影响最为突出。淬火速度越快，铜、镁、锌、经过近几十年的快速发展，在工业上已成熟应用的产硅等硬化溶质最大限度地溶入铝等固溶体中提高材料品包括：PAG（聚烷撑乙二醇）类、PEO（聚乙基恶性能，同时导致冷却过程中坯料表面冷却越快，而心唑啉）类、PVP（聚乙烯基吡咯烷酮）类和ACR（聚部冷却速度相对越慢，内外表面冷却速度差越大，进丙烯酸钠）类。其中，PAG和PEO是逆溶类产

8、品，PVP而造成更大的热梯度，产生更大的残余应力。合理的和ACR是非逆溶类产品[10]。高强度铝合金淬火工艺应在提升材料综合性能与最大水基聚合物淬火介质可与水无限互溶，通过改变程度降低淬火残余应力之间找到一个最佳平衡点。