【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金，具体涉及一种增加铝合金棒材残余压应力的工艺方法及应用。
技术介绍
1、铝合金作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的材料，被广泛应用于航空航天紧固件领域，如螺栓、螺钉、螺母、铆钉等，已经成为航空航天结构中不可或缺的组成部分。但随着技术要求越来越高，对铝合金性能的要求也不断提高。由于al-zn-mg-cu合金的成分特性，它对应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,scc)表现出比较高的敏感性。一架航空航天飞机中螺栓、螺母等紧固件的使用量，少则几十万件，多则百万件，其总重量可占飞机总重的5-6％。铝合金紧固件在航空航天飞行器中使用时，经常会发生应力腐蚀开裂，无法安全高效安全地使用。残余应力是影响铝合金应力腐蚀性能的关键因素，研究表明，残余压应力可以降低试样应力腐蚀开裂倾向，而残余拉应力会导致试样应力腐蚀开裂倾向增加。铝合金棒材毛坯在加工之前一般要经过挤挤压成形及后续固溶和淬火时效的热处理过程，这些预处理过程都会影响合金的残余应力，从而影响其抗应力腐蚀能力。挤压变形过程中由于金属流动不均匀，挤压材表层产生了附加拉应力，会导致合金应力腐蚀敏感性增加。而且，该合金需要在450℃以上的高温进行固溶处理，然后快速淬火，有关研究表明，铝合金在固溶淬火时产生很大的残余应力，甚至接近材料的屈服强度，该残余应力也会对应力腐蚀产生显著影响。因此有必要优化棒材制备工艺，有效地消除表面残余拉应力或将其转变为残余压应力。而目前消除残余应力的方法主要有四种：
2、其一就是自然时效，通过自然放置消除应力，这种方法
3、因此，有必要提出一种操作简便、可行性高，改善铝合金棒材应力状态的工艺。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术中存在的上述技术问题。为此，本专利技术提出一种增加铝合金棒材残余压应力的工艺方法。采用拉拔加工方法对铝合金挤压毛坯进行预拉伸，其内部应力状态会发生变化并重新分布。选择小变形量拉拔，使拉拔仅在棒材表面发生塑性变形，让棒材表层的收缩受到内部的限制，从而在轴向上棒材表面层为残余压应力。
2、本专利技术还提出了一种上述的工艺方法在制备航空航天构件或汽车构件中的应用。
3、根据本专利技术的一个方面，提出了一种增加铝合金棒材残余压应力的工艺方法，包括：将铝合金棒材固溶处理后淬火、拉拔；
4、所述拉拔的累计变形量不高于15％。
5、本专利技术的原理为：
6、小变形量拉拔增加表面残余压应力。拉拔后的棒材呈现的残余应力分布有以下三种情况：
7、①拉拔时棒材整个断面都发生塑性变形，棒材外层产生残余拉应力，中心层则出现残余压应力。
8、②拉拔时仅在棒材表面发生塑性变形，在棒材表面呈现残余压应力，中心则为残余拉应力。
9、③拉拔时塑性变形未进入到棒材的中心层，那么拉拔制品残余应力的分布应该是前两种情况的中间情况。拉拔后的棒材外层为残余拉应力，中心层也为残余拉应力，而其中间层为残余压应力。上述三种情况，我们通过小的道次变形量使拉拔只在棒材表面发生塑性变形，从而在棒材表面产生残余压应力。
10、根据本专利技术的第一方面的实施例，至少具有以下有益效果：
11、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：①获得对铝合金棒材减小直径的效果②对铝合金原始棒材的残余应力进行消减，并且能够将残余拉应力转变为残余压应力。
12、本专利技术主要针对增加铝合金棒材残余压应力的方法，研究了拉拔工艺对残余应力分布的改善规律，相比挤压成形，拉拔能够加工薄壁管和很细的细材，金属通过模孔产生塑性变形，获得与模孔形状、尺寸相同的制品，而且由于摩擦小，拉拔制品不均匀变形远远小于挤压制品。与现有技术相比，本专利技术获得对铝合金棒材减小直径的效果；同时对铝合金原始棒材的残余应力进行消减，并且能够将残余拉应力转变为残余压应力。
13、本专利技术的铝合金棒材不考虑合金成分。
14、在本专利技术的一些实施方式中，所述固溶的温度为350-550℃。
15、在本专利技术的一些实施方式中，所述固溶的时间为1～5h。
16、上述固溶条件下，不会出现过烧现象，内部组织能够达到均匀的固溶状态。
17、在本专利技术的一些实施方式中，所述淬火的方法包括水冷淬火。
18、在本专利技术的一些实施方式中，所述水冷淬火的时间不高于10s。
19、在本专利技术的一些实施方式中，所述拉拔包括多道次拉拔。
20、在本专利技术的一些实施方式中，所述多道次拉拔中，单道次的变形量不高于10％。
21、在本专利技术的一些实施方式中，所述多道次拉拔中，单道次的变形量为8～10％。
22、在本专利技术的一些实施方式中，所述铝合金棒材包括7075铝合金棒材。
23、在本专利技术的一些实施方式中，所述铝合金棒材的直径为10～20mm。
24、根据本专利技术的另一个方面，提出了所述的工艺方法在制备航空航天构件或汽车构件中的应用。
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1.一种增加铝合金棒材残余压应力的工艺方法，其特征在于，包括：将铝合金棒材固溶处理后淬火、拉拔；
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述固溶的温度为350-550℃。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述固溶的时间为1～5h。
4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述淬火的方法包括水冷淬火。
5.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于，所述水冷淬火的时间不高于10s。
6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述拉拔包括多道次拉拔。
7.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，所述多道次拉拔中，单道次的变形量不高于10％。
8.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，所述多道次拉拔中，单道次的变形量为8～10％。
9.根据权利要求5所述的工艺方法，其特征在于，所述铝合金棒材的直径为10～20mm。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的工艺方法在制备航空航天构件或汽车构件中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种增加铝合金棒材残余压应力的工艺方法，其特征在于，包括：将铝合金棒材固溶处理后淬火、拉拔；
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述固溶的温度为350-550℃。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述固溶的时间为1～5h。
4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述淬火的方法包括水冷淬火。
5.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于，所述水冷淬火的时间不高于10s。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶凌英，何霞，韦卫昌，李玉章，刘胜胆，张勇，唐建国，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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