● 摘要
高强度铝合金整体壁板作为重要的承力构件在现代军、民用飞机中得到了广泛应用。然而，随着壁板零件结构特征和几何形状的日益复杂以及对成形质量要求的不断提高，压弯成形和喷丸成形等传统的整体壁板成形工艺在大型飞机中的应用受到了限制。蠕变时效成形利用合金的蠕变特性将人工时效与成形同步进行，既完成了零件的成形又改善了材料的性能，对铝合金整体壁板具有很好的成形能力。因此，开展铝合金整体壁板蠕变时效成形技术研究具有十分重要的意义。
本文通过对民机平尾壁板所用7475-T7351铝合金材料进行单向拉伸蠕变试验、单向拉伸力学性能试验以及微观组织观察试验，确定了该铝合金蠕变时效成形的最佳温度和不同应力水平下的蠕变时间范围。在140～160℃温度范围内、100～320MPa 应力下对7475-T7351铝合金板料进行了最长24小时的拉伸蠕变试验并对应力时效后的材料进行了力学性能试验，结果表明，升高温度、延长时间、增大应力均能使材料产生更大的蠕变应变，但是材料蠕变后的力学性能也随之降低。综合考虑温度、时间、应力对蠕变量以及材料性能的影响，确定了155℃是该铝合金蠕变时效成形的最佳温度，并通过蠕变后的强度校核试验和微观组织观察试验进行了验证。
根据试验数据建立了7475-T7351铝合金材料的时间硬化本构模型和蠕变-时效本构模型，采用优化算法确定了本构方程中的材料常数，编写蠕变用户子程序，将建立的蠕变-时效本构方程嵌入到有限元软件ABAQUS中，建立了7475-T7351铝合金板料蠕变时效成形工艺的有限元仿真模型。
将有限元仿真与试验相结合，分析了时间硬化本构模型和蠕变-时效本构模型对等厚板单曲度弯曲-蠕变时效成形回弹的预测精度以及蠕变-时效本构模型对成形后各区域材料屈服强度变化情况的预测精度。结果表明，蠕变-时效本构模型比时间硬化本构模型对于回弹的预测精度更高。