一家专注流体压力成形技术
【作 者】刘伟;程旺军;郝永刚;苑世剑
【引 言】
铝合金是航天、航空等高端装备的重要结构材料，在运载火箭和民机结构质量中的占比达70%以上[1]。铝合金薄壁构件是组成这类装备中的关键结构，其成形精度和力学性能直接影响装备的服役性能。近年来，重型运载火箭、宽体客机等国家重大工程对大尺寸铝合金薄壁构件的需求十分迫切[2]。例如：新一代运载火箭 CZ-5 芯级贮箱箱底直径达5 m、重型运载火箭芯级贮箱直径达9.5 m[3−4]。然而，现役装备普遍采用分块成形再拼接的结构，不仅存在制造工序多、周期长和结构质量超标等问题，更主要的是强制装配导致残余应力高，大量拼接降低了可靠性，成为装备服役中的风险点，制约大型航天航空装备向更高的载运能力发展[5−7]。
然而，面向空天装备向轻质化、大型化、整体化发展需求，现有铝合金冷成形和热成形两大类技术存在难以克服的技术瓶颈。冷成形时，超大、超薄板料塑性低、刚性差，整体成形极易导致开裂、起皱等缺陷[8−9]。热成形时，热成形温度和加载路径区间窄，剧烈变形和热处理容易诱发晶粒长大，导致组织性能控制难度大。此外，整体薄壁构件成形后高温热处理易翘曲变形，导致构件精度控制难度增大[10−12]。
因此，本文提出铝合金薄壁构件超低温成形新原理，表征并测试分析了超低温下铝合金双增效应、硬化性能、成形极限、变形行为、组织演变等规律，为发展铝合金超低温成形新工艺提供理论基础。
【结 论】
（1）通过系统研究发现了铝合金超低温变形的“双增效应”，分析了变形温度、合金类型、热处理状态及晶粒尺寸对其超低温成形性能的影响规律。
（2）超低温和复杂应力下铝合金的成形极限大幅提高，这与超低温变形诱发的滑移行为、位错形态和断口形貌等微观演变新机制密切相关。
（3）超低温下铝合金良好的成形性能表明：超低温下铝合金可以成形复杂形状构件，实现大尺寸铝合金薄壁构件整体化制造。
以下是正文：
