Page 41 - 理化检验-物理分册 2021年第六期
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顾开选, 等: 采用圆环三角试样评价材料的尺寸稳定性


            火态残余应力, 提高铝合金零件的尺寸稳定性, 固溶                          完 全 释 放, x 和 y 方 向 上 的 残 余 应 力 接 近 于

            时效后增加深冷( SAC ) 能进一步释放铝合金残余应                       0MPa , 且随深度增加均匀分布, 如图 5a ) 和 b ) 所
            力, 但其降低幅度较小, 然而固溶深冷后增 加时效                          示, 这在一定程度上也证实了测试结果的准确性。
            ( SCA ) 能够显 著 提 高 铝 合 金 尺 寸 稳 定 性。可 以 看            固溶淬火 处 理 后 立 方 体 表 面 x 和 y 方 向 均 形 成

            出, 深冷处理与传统热处理的不同结合工序对铝合                           225MPa左右的压应力, 随着深度的增加压应力逐

            金尺寸稳定性有着不同的影响效果, 其中固溶后时                            渐减小并有转变为拉应力的趋势。图 5c ) 和 d ) 对
            效前增加深冷处理能够显著提高铝合金的 尺寸稳                             比了不同 工 艺 处 理 后 铝 合 金 的 残 余 应 力 分 布, 从
            定性。                                                图 5 中可以看出, 固溶时效处理( SA ) 后的残余应力
            2.3  铝合金残余应力分布                                     相对于 S 态的来说幅值有所减小, 且分布相对较为
                 为了证实残余应力对尺寸稳定性的影响, 考虑                         均匀, SAC 处理后表面压应力进一步减小, 随深度
            到圆环三角试样残余应力分布不均匀, 测试位置的                            的分布与 SA 处理后相比变化不明显, 然而 SCA 处
            差异会造成检测结果差别较大, 且采用盲孔法应变                            理后残余应力幅值明显减小, 且随深度的分布更加
            片难 以 贴 到 较 为 典 型 的 位 置, 所 以 采 用 尺 寸 为              均匀。因此, 可以看出, 不同工艺处理后残余应力的
            50mm 的 7050 铝合金立方体来检测不同工艺处理                        变化与尺寸稳定性结果保持一致, 其中固溶后时效

            后中心位置的残余应力变化。首先针对原始态( R )                          前增加深冷处理试样的残余应力幅值最低、 分布最
            和固溶淬火态( S ) 试样进行残余应力检测。由于原                         均匀、 尺寸稳定性最佳。该结果也充分说明了残余

            始材料自然时效 5a 以上, 试样内部残余应力几乎                          应力是铝合金尺寸稳定性的主要影响因素。





























                                         图 5  不同工艺处理后 7050 铝合金试样的残余应力分布

                           Fi g  5 Residualstressdistributionof7050aluminumallo y s p ecimenstreatedb ydifferent p rocesses

                a  residualstressdistributioninxdirectionofSandRs p ecimens b  residualstressdistributionin ydirectionofSandRs p ecimens

             c   residualstressdistributioninxdirectionofSA SACandSCAs p ecimens d   residualstressdistributionin ydirectionofSA SACandSCAs p ecimens
                                                               尺寸稳定性最差, 时效和深冷处理均能提高淬火态
            3  结论
                                                               试样尺寸稳定性, 固溶后时效前深冷处理的铝合金

                 ( 1 )圆环三角试样固溶淬火后在试样内部形成                       尺寸稳定性最佳。

            明显的不均匀残余应力分布, 且沿 y 方向的残余应                              ( 3 ) 7050铝合金固溶淬火会产生较高的残余应
            力较高, 该残余应力在试样切开口的释放对圆环三                            力, 固溶后时效前深冷处理能够有效降低铝合金的残
            角试样顶角的变化具有重要的决定性作用。                                余应力, 并促使残余应力分布均匀化。残余应力分布

                 ( 2 ) 7050 铝合金固溶淬火后圆环三角 试样开                   与尺寸稳定性变化结果较为一致, 说明圆环三角法能
            口前后顶角角度和两侧面平行度变化最大, 说明其                            够从残余应力层面对材料尺寸稳定性进行有效评价。
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