【作 者】劉偉;程旺軍;郝永剛;苑世劍

　　【引 言】

　　鋁合金是航天、航空等高端裝備的重要結(jié)構(gòu)材料，在運載火箭和民機結(jié)構(gòu)質(zhì)量中的占比達70%以上[1]。鋁合金薄壁構(gòu)件是組成這類裝備中的關鍵結(jié)構(gòu)，其成形精度和力學性能直接影響裝備的服役性能。近年來，重型運載火箭、寬體客機等國家重大工程對大尺寸鋁合金薄壁構(gòu)件的需求十分迫切[2]。例如：新一代運載火箭 CZ-5 芯級貯箱箱底直徑達5 m、重型運載火箭芯級貯箱直徑達9.5 m[3?4]。然而，現(xiàn)役裝備普遍采用分塊成形再拼接的結(jié)構(gòu)，不僅存在制造工序多、周期長和結(jié)構(gòu)質(zhì)量超標等問題，更主要的是強制裝配導致殘余應力高，大量拼接降低了可靠性，成為裝備服役中的風險點，制約大型航天航空裝備向更高的載運能力發(fā)展[5?7]。

　　然而，面向空天裝備向輕質(zhì)化、大型化、整體化發(fā)展需求，現(xiàn)有鋁合金冷成形和熱成形兩大類技術存在難以克服的技術瓶頸。冷成形時，超大、超薄板料塑性低、剛性差，整體成形極易導致開裂、起皺等缺陷[8?9]。熱成形時，熱成形溫度和加載路徑區(qū)間窄，劇烈變形和熱處理容易誘發(fā)晶粒長大，導致組織性能控制難度大。此外，整體薄壁構(gòu)件成形后高溫熱處理易翹曲變形，導致構(gòu)件精度控制難度增大[10?12]。

　　因此，本文提出鋁合金薄壁構(gòu)件超低溫成形新原理，表征并測試分析了超低溫下鋁合金雙增效應、硬化性能、成形極限、變形行為、組織演變等規(guī)律，為發(fā)展鋁合金超低溫成形新工藝提供理論基礎。

　　【結(jié) 論】

　　（1）通過系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)了鋁合金超低溫變形的“雙增效應”，分析了變形溫度、合金類型、熱處理狀態(tài)及晶粒尺寸對其超低溫成形性能的影響規(guī)律。

　?。?）超低溫和復雜應力下鋁合金的成形極限大幅提高，這與超低溫變形誘發(fā)的滑移行為、位錯形態(tài)和斷口形貌等微觀演變新機制密切相關。

　?。?）超低溫下鋁合金良好的成形性能表明：超低溫下鋁合金可以成形復雜形狀構(gòu)件，實現(xiàn)大尺寸鋁合金薄壁構(gòu)件整體化制造。

　　以下是正文：