2011年度国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金项目详细介绍.doc

1 附件 1 2012 年度国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金项目详细介绍一、民用飞机平尾壁板时效成形建模仿真与参数优化 1. 研究目标针对民用飞机平尾壁板蠕变时效成形的工艺特性和工艺特点,建立某铝合金材料跨尺度的时效成形本构模型, 构建铝合金材料时效成形有限元分析平台, 分析工艺参数对时效成形的影响规律, 掌握满足强度和疲劳寿命等服役性能的时效成形工艺参数和关键技术, 为铝合金整体壁板时效成形的工程应用奠定基础。 2. 研究内容 1) 铝合金板料蠕变试验和力学性能试验, 研究温度、时间和应力对时效成形后材料力学性能的影响规律,确定时效成形基本参数。 2) 蠕变试验件的显微组织观察, 研究时效成形过程中各向异性析出硬化和相分布规律以及时效强化相体积分数及尺寸的表征方法。 3) 建立力场与温度场耦合作用下蠕变- 时效跨尺度数学模型,并根据试验数据拟合优化本构模型参数。 4) 应用铝合金材料蠕变- 时效跨尺度本构模型,建立时效成形有限元分析模型, 研究温度、时间等因素对成形后板料屈服强度及回弹的影响规律。 5) 进行试验和测量分析, 修正本构模型以实现对成形和回弹的准确预测。 2 3. 预期成果 1) 铝合金材料跨尺度的时效成形本构模型; 2) 铝合金材料时效成形有限元模型; 3) 铝合金材料时效成形件的服役性能和工艺参数; 4) 缩比尺寸典型样件一件; 5) 培养硕士研究生 1-2 名; 6) 国家发明专利 1 项; 7) 发表 SCI/EI 论文 3 篇。二、民用飞机防护涂层工艺性能与环境因素变化的关联性研究 1. 研究目标综合对比研究水基防护涂料与溶剂型涂料的工艺性能。重点开展水基防护涂料的工艺性能研究, 获得水基防护涂层受温湿度等环境条件影响时的涂层性能。同时针对不同表面处理工艺, 研究飞机常用涂层体系性能与施工环境影响关系, 依据相应的材料规范开展耐腐蚀性能、耐溶剂、粘接等性能的检测, 获得施工工艺环境与性能相应关系, 得到多种涂层的固化曲线。 2. 研究内容 1) 研究已有铬酸盐表面处理+ 不含铬酸盐涂层配套体系、非铬酸盐表面处理(2 种以上)+ 无铬酸盐涂层配套体系、铬酸盐表面处理+ 铬酸盐涂层配套体系服役过程防腐蚀性能模拟研究, 对比得出优化试验结果。 2) 常用涂料固化工艺与性能关系研究: 研究常用的 6 类用途的涂 3 层在不同的固化条件下的固化周期, 并选择典型固化条件下的涂层按材料规范完成性能测试, 获得有关的固化曲线和性能指标, 据此给出涂层施工和固化要求; 3) 水基防护涂料工艺研究: 研究给定水基涂料的配比、施工环境温湿度、基底的表面处理方式对涂层性能影响, 对涂层固化中的有机反应官能团的作用过程进行分析, 对水分子在涂层固化过程中的挥发受环境条件的影响程度进行机理和试验研究, 获得水基涂层施工环境条件。 3. 预期成果 1) 形成现有所用涂层施工、固化工艺与性能数据库, 指导现场生产; 2) 初步形成水基涂料应用性能评价方法; 3) 培养硕士研究生 1-2 名; 4) 国家发明专利 1 项; 5) 发表 SCI/EI 论文 3 篇。三、铝锂合金成形及热处理工艺对疲劳性能的影响研究 1. 研究目标针对铝锂合金材料特性及其在大型客机上应用的特点, 研究钣金成形、热处理过程中新型铝锂合金在温度场- 应力场- 应变场中的组织演变和相析出行为规律, 获得析出相、材料加工工艺对疲劳性能的影响规律, 建立热处理工艺参数、钣金成形变形量与新型铝锂合金疲劳性能之间的映射关系, 并在研究断裂行为和疲劳特性的基础上, 提出铝锂合金薄板的损伤容限评价机制; 初步探索时效成形中新型铝锂合 4 金的热场参数、形变行为。 2. 研究内容 1) 研究新型铝锂合金成型加工- 热处理过程中组织演变、相析出行为对新型铝锂合金强塑性匹配的促进机制与协调控制。 2) 建立科学的铝锂合金薄板断裂韧性评价方法; 并在研究其疲劳特性的基础上,建立和完善新型铝锂合金薄板的损伤容限评价体系; 研究热处理过程组织演变、相析出行为对新型铝锂合金断裂行为、疲劳特性的影响机制。探索热处理过程的温度场- 应力场- 应变场, 组织演变、相析出行为, 与损伤容限三者之间的交互影响规律与控制机制。 3) 系统研究大飞机用新型铝锂合金时效成形的加热速率、加热时间、保温时间等热场参数对微观组织尤其对 T1相(Al2CuLi) 、δ’相(Al3Li) 及θ’相(Al2Cu) 等强化相析出的影响。建立起时效成形的热场参数、形变行为和新型铝锂合金薄板损伤容限间的协调控制机制。 3. 预期成果 1) 获得新型铝锂合金最优的固溶和时效工艺制度; 2) 获得热处理过程的组织演变和相析出行为与损伤容限之间的影响规律,提出新型铝锂合金薄板的损伤容限评价体系; 3) 培养硕士研究生