【摘 要】
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结构轻量化技术是航空先进制造技术发展的重点之一。将超塑成形和扩散连接技术相组合,能够制造出结构效率高、重量轻、整体性能好的夹层结构件。钛合金超塑成形/扩散连接(SPF
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结构轻量化技术是航空先进制造技术发展的重点之一。将超塑成形和扩散连接技术相组合,能够制造出结构效率高、重量轻、整体性能好的夹层结构件。钛合金超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术已经展示出巨大的技术经济效益,而铝合金DB困难,一定程度上制约着其组合技术的研发应用。采用铝合金超塑成形和搅拌摩擦焊(FSW/SPF)组合技术代替SPF/DB技术,其理论可行、经济效益可观,具有很大的研究价值和发展前景。本文首先讨论了超塑性变形和搅拌摩擦焊的相关机理,继而通过单向拉伸试验研究了5083铝合金超塑性变形的力学特性,确定其最佳超塑温度为525℃,最佳应变速率为2×10-4s-1,对应的应变速率敏感性指数m值最大为0.519。然后围绕典型的三层板结构件,利用有限元软件MARC对5083铝合金FSW/SPF过程进行数值模拟分析,预测成形件的壁厚分布情况,并获得了最大等效应变速率恒定条件下的优化加载曲线,为试验的成形压力控制提供依据。在有限元模拟的基础上,本文进行铝合金FSW/SPF的工艺研究。重点研究了铝合金搅拌摩擦焊工艺,并开展了铝合金三层板结构的搅拌摩擦焊/超塑成形试验,最后探讨了铝合金FSW/SPF可能出现的工艺问题。
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