Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca Str. Constantin Daicoviciu nr 15, 400.020 Cluj-Napoca Romania tel. +40.264.401.200, 401.248, tel./fax +40.264.592.055 Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor
T E Z A D E D O C T O R A T
CERCETĂRI PRIVIND DEFORMAREA PLASTICĂ ŞI TRATAMENTUL TERMIC AL UNOR ALIAJE DE ALUMINIU SPECIALE DESTINATE INDUSTRIEI AERONAUTICE
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC, Prof. dr. ing. Ioan DRĂGAN		DOCTORAND, Ing. Marcel - Valeriu SUCIU
RECTORAT
În ziua de 12.06.1997 ora 11^00 în sala Senatului din localul Universităţii Tehnice din Cluj-Napoca din strada Constantin Daicoviciu nr. 15 a avut loc susţinerea publică a tezei de doctorat intitulată: Cercetări privind deformarea plastică şi tratamentul termic al unor aliaje de aluminiu speciale destinate industriei aeronautice elaborată de dl ing. SUCIU Marcel-Valeriu în vederea acordării titlului ştiinţific de DOCTOR INGINER în specialitatea DEFORMĂRI PLASTICE ŞI TRATAMENTE TERMICE
RECTOR Prof. dr. ing. Gheorghe LAZEA
COMISIA DE ANALIZĂ ŞI SUSŢINERE A TEZEI DE DOCTORAT numită prin Ordinul Ministrului Învăţământului nr. 3901 / 15.05.1997 a fost compusă din:
PREŞEDINTE: Prof. dr. ing. Victor CONSTANTINESCU - decan Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Univ. Tehnică din Cluj-Napoca
MEMBRII:
Prof. dr. ing. Ioan DRĂGAN – conducător ştiinţific, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca Prof. dr. ing. Traian CANTA – referent, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca Prof. dr. ing. Eugen CAZIMIROVICI – referent, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Rami ŞABAN – referent, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Ioan ILCA – referent, Universitatea Politehnica din Timişoara Prof. dr. ing. Alexandru MANIU – referent, Universitatea Transilvania din Braşov
Pentru consultare, în vederea susţinerii publice a tezei de doctorat, s-a depus la Biblioteca Centrală a Universităţii Tehnice din Cluj-Napoca în data de 25.05.1997 un exemplar din teza de doctorat.
Comisia de doctorat a primit şi a prezentat în plenul şedinţei de susţinere publică şi referatele asupra tezei de doctorat elaborate şi transmise de către:
Prof. dr. ing. Petru MOLDOVAN – decan Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Vasile POPESCU – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Sorin BADEA – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Marin BANE – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Mihai MARIN – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Florin ŞTEFĂNESCU – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. dr. ing. Daniil Georgel BUNEA – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Conf. dr. ing. Mihai TARCOLEA – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Conf. dr. ing. Doina RĂDUCANU – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Conf. dr. ing. Vasile MIREA – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Conf. dr. ing. Bela VARGA – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Transilvania din Braşov Şef l. dr. ing. Sorin DRĂGHICI – Facultatea Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, Universitatea Politehnica Bucureşti Prof. ing. Andrei GHENOV – expert, Ministerul Cercetării şi Tehnologiei Dr. ing. Oleg CUIDA – cercetător principal I, Institutul de Cercetări Metalurgice ICEM S.A. Bucureşti Dr. ing. Sorin DIMITRIU – preşedintele Fondului Proprietăţii de Stat Dr. ing. Alexandru GEORGESCU – director Cercetare Dezvoltare, Ministerul Industriei şi Comerţului Dr. ing. Nicolae MATEI – expert, Societatea Comercială Republica S.A. Bucureşti Ing. Vasile PARPALĂ – director general Societatea Comercială de Strategie Romtub S.A. Bucureşti Ing. Vintilian CIOFU – director general Societatea Comercială Republica S.A. Bucureşti Ing. Ion GHEORGHE – cercetător, Societatea Comercială Omega S.A. Bucureşti
Comisia de doctorat, întrunită în ziua de 12 iunie 1997, după ce a dezbătut şi analizat teza de doctorat elaborată şi susţinută public de către doctorand, pe baza votului deschis şi în unanimitate a luat HOTĂRÂREA de acordare a titlului ştiinţific de DOCTOR d-lui inginer SUCIU Marcel-Valeriu
Hotărârea de acordare a titlului de doctor a fost confirmată la data de 11 iulie 1997 de către Consiliul Naţional de Atestare a Titlurilor, Diplomelor şi Certificatelor Universitare din Ministerul Învăţământului şi a fost aprobată prin Ordinul Ministrului Învăţământului nr. 4268 din 23 iulie 1997
CUPRINSUL TEZEI DE DOCTORAT:
Partea I-a:
STUDIU DOCUMENTAR DIN LITERATUARA DE SPECIALITATE PRIVIND PROBLEMATICA ABORDATĂ ŞI STABILIREA DIRECŢIILOR DE CERCETARE, A MATERIALELOR, APARATURII ŞI METODELOR DE INVESTIGARE (pdf)
INTRODUCERE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 5
Capitolul 1 - STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND DEFORMAREA PLASTICĂ ŞI TRATAMENTUL TERMIC AL ALIAJELOR DE ALUMINIU SPECIALE DESTINATE INDUSTRIEI AERONAUTICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 9
1.1 Aliaje şi produse utilizate în industria aeronautică . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 9
1.2 Caracteristici mecanice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .pag. 12
1.3 Caracteristici structurale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .pag. 19
1.3.1 Textura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 21
1.3.2 Microstructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 22
1.3.3 Substructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 23
1.4 Deformabilitatea aliajelor de aluminiu de înaltă rezistenţă . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 26
1.5 Concluzii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 35
Capitolul 2 - METODICA DE CERCETARE, MATERIALELE ŞI APARATURA UTILIZATE . . . . . . . . . . . pag. 37
2.1 Metodica de cercetare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 37
2.2 Materialele destinate experimentărilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 38
2.3 Aparatura utilizată . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 43
Partea a II-a:
CERCETĂRI EXPERIMENTALE PROPRII PRIVIND INFLUENŢA PARAMETRILOR DE TTMI ŞI TTMF ASUPRA CARACTERISTICILOR MECANICE ŞI STRUCTURALE ALE ALIAJELOR SPECIALE DE ALUMINIU COMPARATIV CU PROCEDEELE CONVENŢIONALE (pdf)
Capitolul 3 - CERCETĂRI PRIVIND INFLUENŢA TRATAMENTELOR TERMOMECANICE ASUPRA STRUCTURII ŞI PROPRIETĂŢILOR MECANICE ALE SEMIFABRICATELOR LAMINATE LA CALD DIN ALIAJE DE ALUMINIU DE ÎNALTĂ REZISTENŢĂ DE TIP Al-Zn-Mg-Cu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 45
3.1 Premizele şi scopul cercetărilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 45
3.2 Variantele experimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 47
3.3 Observaţii şi concluzii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 56
Capitolul 4 - CERCETĂRI PRIVIND INFLUENŢA TRATAMENTELOR TERMOMECANICE ASUPRA STRUCTURII ŞI PROPRIETĂŢILOR MECANICE ALE BENZILOR LAMINATE LA CALD ŞI LA RECE DIN ALIAJE DE ALUMINIU DE ÎNALTĂ REZISTENŢĂ DE TIP Al-Cu-Mg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 57
4.1 Precizarea obiectivelor urmărite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 57
4.2 Caracteristici mecanice şi structurale ale benzilor laminate la cald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 58
4.3 Variantele de tratament termomecanic cercetate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 60
4.4 Rezultate şi concluzii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 64
Partea a III-a:
MODELAREA MATEMATICĂ ŞI OPTIMIZAREA PARAMETRILOR DE TTMI ŞI TTMF PE BAZĂ DE EXPERIMENT PROGRAMAT, INTERPRETAREA REZULTATELOR ŞI CONCLUZII DE ANSAMBLU ASUPRA LUCRĂRII (pdf)
Capitolul 5 - MODELAREA MATEMATICĂ ŞI OPTIMIZAREA PARAMETRILOR DE TRATAMENT TERMOMECANIC APLICAT ALIAJELOR DE ALUMINIU DE ÎNALTĂ REZISTENŢĂ Al-Zn-Mg-Cu
5.1 Modelarea matematică a parametrilor de tratament termomecanic intermediar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 68
5.1.1 Modul de abordare a cercetărilor experimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 68
5.1.2 Stabilirea nivelelor de variaţie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 69
5.1.3 Elaborarea şi verificarea statistică a modelelor de ordinul I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 72
5.1.4 Elaborarea şi verificarea statistică a modelelor de ordinul II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag.80
5.2 Optimizarea parametrilor de tratament termomecanic intermediar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 87
5.2.1 Obiectivele optimizării şi metodica de abordare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 87
5.2.2 Rezistenţa la rupere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 88
5.2.3 Limita de curgere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 92
5.2.4 Alungirea specifică la rupere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 98
5.3 Modelarea matematică a parametrilor de tratament termomecanic final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 103
5.4 Optimizarea parametrilor de tratament termomecanic final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag.107
5.5 Analiza şi interpretarea rezultatelor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 110
Capitolul 6 - CONCLUZII GENERALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 113
BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 119 - 124
ANEXE (pdf) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. 125 - 156