7000和2000系列变形铝合金具有优良的力学性能与加工性能等,因此广泛地用作各种军用与民用飞机的主要结构材料。航空铝合金为了获得高强韧性,必须进行固溶与时效处理,在淬火过程中产生很大的淬火残余应力。残余应力直接影响航空铝合金结构件的疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性与使用寿命,并导致后续机械加工过程中,由于材料内部的残余应力的释放,容易产生很大的加工变形。因此,研究航空铝合金残余应力控制与消除技术是极为重要的。本论文的研究工作,主要有以下几个方面: 1.研究了铝合金构件内部残余应力的测试与评估技术。首先概述了国内外残余应力测试技术的研究历史与现状,在此基础上,分析了逐层钻孔法、X射线法测量航空铝合金结构件表层残余应力的原理与方法。其次,基于线弹性断裂力学原理,研究了一种被称为裂纹柔度法的残余应力测试新技术,详细分析了其测定原理、方法与实验装置。实验测定了7075铝合金板材在T73、T7351、T7352、T7353状态下的全厚度残余应力分布规律。研究结果表明它比逐层钻孔法及X射线衍射法具有更好的敏感性与精确度。 2.对7075铝合金板材与隔框模锻件的淬火残余应力进行了理论分析与实验研究。首先针对铝合金板材淬火过程的特点,建立了铝合金板材淬火过程的(热)弹塑性力学模型,推导了7075铝合金构件淬火过程瞬态温度场、应力场与残余应力场的计算方法,并在大型有限元软件ABAQUS、ANSYS上实现了7075铝合金板材与某飞机隔框模锻件淬火过程中温度场与热应力场的数值模拟,以及淬火残余应力形成和分布情况。进行了7075铝合金淬火时效热处理试验,并测定了7075铝合金试样在T73工艺状态、AQ工艺状态以及100℃-250℃高温条件下的机械性能,残余应力实验结果与模拟结果对比具有很好的一致性。 3.研究了机械法消除铝合金残余应力的理论与方法。首先概述了国内外机械拉伸法(Txx51)、模压法(Txx52)与模拉压法(Txx54)的研究现状;其次,建立了机械法消除铝合金板材残余应力的弹塑性力学模型,采用数值模拟方法系统分析了机械拉伸(模压)变形量、分段模压时的重叠区域等关键工艺参数对残余应力消除效果的影响。研究结果表明:机械拉伸法(Tx51)是简单形状零件消除残余应力的理想方法,仅1.O%永久拉伸变形量就基本消除了7075铝合金板材中的淬火残余应力,但需4.0%永久拉伸变形量才能完全消除残余应力。而模压时重叠区域愈大,消除残余应力效果愈好。 4.研究了深冷处理(T7x53)法消除铝合金残余应力的理论与方法。首先概括了国内外深冷处理(T7x53)法消除铝合金残余应力的研究概况;其次,在