电塑性效应下5A90铝锂合金板材的冲压特性实验研究

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5A90铝锂合金由于具有优良的综合性能而广泛应用于航空航天领域,被认为是21世纪航天飞行器的主要材料。但是其室温下塑性差,成形复杂零件困难。因此,研究人员致力于运用不同的方法来提高5A90铝锂合金的成形性能。进行了热成形、渐进成形和电塑性成形方面的研究,在这其中,电塑性成形由于其加工时间短、费用低、能耗少而成为一个较好的选择。针对以上问题和研究,本文完成了电塑性效应下5A90铝锂合金板材的冲压特性实验研究,主要研究内容如下:完成了5A90铝锂合金板的室温拉伸、电塑性拉伸和热拉伸实验,结果表明:在电塑性拉伸实验中,电脉冲可以有效提高材料的延伸率,降低材料流动应力、屈服强度和抗拉强度。电流密度越大,电脉冲的电塑性效果越显著。与同等温度下热拉伸实验对比,电脉冲在提高材料延伸率、降低流动应力方面的作用更为突出。通过计算电塑性效应中焦耳热效应和纯电塑性效应对延伸率提高和流动应力降低的贡献率,发现焦耳热效应比纯电塑性效应的效果更为显著。运用SEM、TEM微观分析手段,观察了室温拉伸、电塑性拉伸、热拉伸试样的断口形貌和位错结构。室温下5A90铝锂合金的断口几乎无韧窝,塑性较差。热拉伸和电拉伸试样断口出现大量韧窝,但是电拉伸试样断口的韧窝要比同等温度下热拉伸试样断口的韧窝大且深,说明电拉伸试样的塑性更好。并且随着电流密度提高,韧窝变大变深。室温拉伸试样出现了大量的位错缠结,位错密度很大。加热和电脉冲都可以有效打开位错缠结,降低材料的位错密度。与等效温度下热拉伸相比,电脉冲能更有效的降低材料的位错密度。电脉冲对5A90铝锂合金的电塑性效应提高了位错的能动性,使位错发生滑移和攀移,降低了位错密度,提高了成形性能。完成了电塑性折弯和十字件电塑性拉深实验。在电塑性折弯实验中,电脉冲可以有效提高材料塑性,抑制折弯裂纹的出现,降低屈服强度和加工硬化,降低折弯后样件的回弹角,提高材料的成形质量。有效电流越大,效果越明显。在十字件电塑性拉深实验中,电脉冲可以提高材料的成形质量,降低成形力,有效电流越大,效果越明显。室温下,十字件拉深到6mm裂纹非常严重,而当有效电流提高到168A时,十字件可以成功拉深到6mm,表面质量良好。
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