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硕士学位论文

基于接触加热的7075-T6铝合金温成形工艺研究

Studyonwarmformingprocessof7075-T6aluminumalloybasedon

contactheating

摘要

近年来，为降低能源消耗，缓解环境污染的严峻形势，轻量化成为当代汽车产业的

主要发展方向。7075-T6铝合金密度较低、强度较高，具有强的抗氧化性和优良的物理

性能，这使之成为汽车行业零部件材料的理想选择。但7075-T6铝合金在常温下成形

困难，采用温成形工艺能有效改善其成形性。研究发现，采用加热炉加热由于加热时间

T6

过长，会造成态铝合金发生过时效，影响其使用性能。成形过程中的加热历史对可

热处理铝合金的成形性和成形后的力学性能至关重要，由于析出相的长大粗化是动力

学过程，需要一定的时间完成，所以提高材料的加热速率，缩短材料在高温时间的历程

contact

可能会降低成形后材料强度的损失。基于此，本文提出接触加热温成形技术（

heatingwarmforming，CHWF）。通过高温平板模具对铝合金板料施压加热，然后迅速

转移至模具成形。由于接触加热高的加热速率可以使板料快速到达成形温度，发育良

好的η相得以保留，降低了合金过时效的程度，可以保证成形后的零件的力学性能。尽

管国内外对高强铝合金板材温成形工艺进行了大量研究，但对CHWF技术的相关试验

及微观组织演变的研究较少，因此本文通过自主设计的接触加热-温成形试验装置，以

7075-T6铝合金板材为研究对象，针对其在温热条件下的力学性能和成形性，开展了接

触加热试验研究，并对工艺参数进行了优化。主要内容如下：

1.对比了接触加热和加热炉加热条件下的力学性能和成形性，并利用DSC、EBSD

和TEM分析了不同加热历史下的晶粒变化和析出相的演变，发现接触加热温成形的板

料内部强化析出相的数量较多，分布较均匀，保证了成形后的力学性能。

2.通过接触加热单向拉伸试验和筒形件温拉深试验分析了7075-T6铝合金板料在

不同温度下的成形性，并进行筒形件拉深试验模拟。试验结果表明板料随温度升高成

形性逐渐增加，200℃下板料获得了较好的成形性同时成形后的力学性能损失较小。

3.结合响应面研究接触加热时温度、压强、保压时间对板料力学性能的影响。利

用遗传算法对接触加热工艺进行参数优化，最终得到六组帕累托最优解。采用帕累托

最优解中的工艺参数，进行U形件冲压试验，分析了U形件的硬度变化规律和回弹角

度，经过比较得到了一组较适合工艺生产的参数组合即温度为200℃、压强为10MPa

16s

保压时间为。

I

通过本文的研究对于实现快速高效加热7075-T6铝合金，改善其成形性，缓解过

时效造成的性能损失，节约生产时间，降低生产成本，充分发挥铝合金卓越的力学性

能，并制定科学合理的成形工艺，为高强铝合金板的应用具有广泛而深远的意义。

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7075-T6铝合金，接触加热温成形，析出相，响应面分析，遗传算法

II

Abstract

Studyonwarmformingprocessof7075-T6aluminumalloybasedon

contactheating

Abstract

Inrecentyears,inordertoeffectivelyreduceenergyconsumptionandalleviatethesevere

situationofenvironmentalpollution,lightweig