铝锂合金材料发展及综合性能评述

在抗疲劳设计等工程应用中,对材料综合性能的准确把握是使用材料进行设计的基础。作为一种航空材料,铝锂合金因具有高比强度、高比刚度的性能而受到青睐,与普通铝合金相比,铝锂合金的各方面性能,包括常规力学性能和疲劳断裂性能,具有独特特征。不同时期研发的铝锂合金产品,其各方面性能也有显著差异。本文通过比较铝锂合金和普通铝合金的性能差异,以及比较不同铝锂合金之间的性能差异,对铝锂合金材料性能发展进行综合评述。通过对铝锂合金发展历程、常规力学性能、疲劳极限和疲劳抗力、疲劳裂纹扩展抗力的分析,给出了结构设计选材的一些建议。     

先进铝锂合金机身壁板结构承载能力研究

铝合金是目前飞机蒙皮,长桁和框的首选材料。但第三代铝锂合金在密度、断裂、疲劳、耐腐蚀方面明显优于常规铝合金。因此,铝锂合金正逐步在机身结构中得到应用。本文通过有限元模拟和试验相结合的手段对铝锂合金机身壁板结构的压缩、拉伸和剪切承载能力和变形形式进行了分析。研究结果表明,铝锂合金机身壁板结构和常规铝合金壁板结构的失效模式是一致的。     

铝锂合金机身壁板抗压能力对比

本文通过有限元计算及试验两种方法对比分析了铝锂合金蒙皮和挤压铝锂合金长桁组成的机身壁板与铝锂合金蒙皮和钣弯7000系列高强度铝合金长桁所组成的壁板的抗压能力。通过分析验证得到了两种机身壁板的抗拉承载能力,并比较出了两种壁板的抗压承载能力强弱。分析结果表明,铝锂合金蒙皮和挤压铝锂合金长桁组成的机身壁板抗压承载能力高于等截面的铝锂合金蒙皮和钣弯7000系列高强度铝合金长桁所组成的壁板。     

可焊铝锂合金─—航空航天结构的希望

铝锂合金具有低密度、高比强度和高比刚度等特点，用其代替常规高强铝合金，能使构件的质量减轻8％－20％，刚度提高15％－20％，被认为是21世纪航空航天飞行器主要的结构材料之一。在20世纪80年代第一代铝锂合金得到了迅猛发展。但是，第一代铝锂合金的性能仍有不尽如人意之处：其一是铝锂合金在厚度方向上的韧性不好；其二是在纵轴与横轴相交的45°方向上的强度不够大。为克服第一代铝锂合金的缺点，美国研究人员调整其化学组成及制造工艺，成功地生产出与任何常规高强铝合金同样具有各向同性特点的新一代铝锂合金。第一代铝锂合金如2090…     

铝锂合金机身壁板拉伸承载能力对比分析

本文通过有限元计算及试验两种方法对比分析了铝锂合金蒙皮和挤压铝锂合金长桁组成的机身壁板与铝锂合金蒙皮和钣弯7000系列高强度铝合金长桁所组成的机身壁板的抗拉能力。通过分析对比得到了两种机身壁板的抗拉承载能力,并比较出了两种壁板的抗拉承载能力强弱。分析结果表明,铝锂合金蒙皮和挤压铝锂合金长桁组成的机身壁板抗拉承载能力高于等截面的铝锂合金蒙皮和钣弯7000系列高强度铝合金长桁所组成的壁板。     

铝-锂合金8090

为了与蓬勃发展的复合材料相抗衡,铝合金性能也在不断提高改进,并推出新的高性能铝合金,铝-锂合金8090就是其典型代表。早在20年代,德国已经尝试在铝合金中加入锂,并研制出具有2%锂和2.35%硅的铝-锂-硅合金,但由于时效特性差而没有成功。其后又尝试加入铜、锌等元素,但与当时航空工业广泛采用的杜拉铝相比没有明显的优点而作罢。     

铝锂合金疲劳行为及机理

 本文综述了铝锂合金疲劳的研究进展,包括铝锂合金的疲劳长裂纹、短裂纹、裂纹萌生、光滑和缺口疲劳强度、循环应变行为、过载反应、低温疲劳和腐蚀疲劳、铝锂合金与2000和7000系铝合金疲劳性能的对比、热处理工艺、微观结构、合金成分等对铝锂合金疲劳性能的影响等。     

铝锂合金研究进展及发展趋势

铝锂合金历经三代发展,形成了完善的材料谱系,具有高比强度、高比韧度、高耐损伤的特点,是一种具有替代传统铝合金潜力,高减重效益的轻质合金,被认为是21世纪飞行器和舰船理想的结构材料。本文回顾了铝锂合金的发展历程,介绍了铝锂合金的成分设计思路、主要制备方法、先进应用技术等方面的研究进展,梳理了铝锂合金的发展趋势,指出成本较高是制约铝锂合金进一步大规模应用的主要问题,提出完善铝锂合金产品类型,开展抗疲劳、耐损伤、低密度铝锂合金研制,研究铝锂合金大型零件的整体制造技术,开发开展铝锂合金时效成形技术,激光焊、搅拌摩擦焊等先进连接技术等应用研究方向。     

1420铝锂合金在宇航薄壁加筋铆接结构上的应用研究

为研究１４２０铝锂合金应用在宇航薄壁加筋铆接结构上减重效果及轴压失稳破坏形式,本文设计了３个１４２０铝锂合金和１个ＬＹ１２铝合金铆接薄壁加筋壳圆筒及其轴压破坏试验,同时对减重效果进行了理论分析。试验和理论分析结果表明：１４２０铝锂合金应用在薄壁加筋铆接结构上,可实现结构减重１０％￣１５％,其轴压失稳破坏形式与ＬＹ１２铝合金基本相同。１４２０铝锂合金是一种有广泛应用前景的新型宇航结构材料。     

稀土铝锂合金的直流冲击波点焊

本文对稀土铝锂合金焊试验结果进行了分析，并与ＬＹ１２铝锂合金点焊接头的组织性能相比较，发现稀土铝合金点焊接头的拉伸及剪切强度低于ＬＹ１２铝锂合金，但是延性比高于ＬＹ１２，且其熔核的金相组织与ＬＹ１２不同。     

铝锂合金的超塑性

本文阐述了含锂量不同的铝锂合金的超塑性。这些合金是采用铸锭冶金法和快速凝固粉末冶炼法制成的。这样制成的铝锂合金并没有超塑性,需要热处理才能获得。热处理后合金的延伸率大为增加,变形率的敏感系数也提高了,活性能也由适合晶内扩散转变为适合晶界扩散。文中还把铝锂合金与常用不含锂的铝合金热处理后的性能作了对比。     

MD-11飞机采用铝锂合金挤压件

美国麦道公司生产的MD-11飞机是世界上第一架采用铝锂合金挤压件的航线客机。该公司要求美国铝公司(ALCOA)为MD-11提供铝锂合金地板梁挤压件。该计划包括生产第一批5架MD-11飞机用地板梁并于1990年提供使用。铝锂地板梁的使用将取代现用铝合金梁,由此可使每架MD-11飞机减轻重量145kg。为使铝锂合金具有飞机零件需要的最佳性     

先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用

航空产品通常对其重量有严格要求,当前最有效的减重方法是发展低密度材料。介绍低密度、高强度且具有良好损伤容限特性的铝锂合金材料;通过其与常规铝合金、先进复合材料的性能对比和权衡研究,重点分析第三代先进铝锂合金的性能特点及其在民用飞机上的应用;给出铝锂合金国产化应用建议。研究结果可作为民用飞机设计选材和减重优化的参考和借鉴,有助于铝锂合金材料的推广应用。     

几种金属材料自冲铆接头的静态失效机理

利用自冲铆连接系统、材料试验机及扫描电子显微镜等设备来研究钛合金、铝锂合金及铝合金自冲铆接头的力学性能与静态失效机理。结果表明:TA1钛合金接头平均最大拉剪载荷(6 285.0 N)在3种接头中最大,8090铝锂合金接头(5 478.3 N)次之,5052铝合金接头(3 217.7 N)最小;不同金属材料自冲铆接头的静态失效模式有很大的区别,TA1钛合金接头出现铆钉从沿晶断裂向韧性断裂转变的失效过程,8090铝锂合金接头出现材料被擦伤与解理断裂的失效过程,5052铝合金接头仅出现材料被擦伤的失效过程。     

铝锂合金——新一代轻型金属结构材料

在低比重铝合金基础上发展起来的铝锂合金的进展愈来愈快,在此期间首先为商业的需要,制造出了半成品,并投放市场。本文介绍了为首的三名制造者Alcan,Alcoa及Pechiney制造的合金,并说明了目前铝锂合金的研究和发展状况,同时试图谈谈未来发展概况。     

航天用高性能金属材料的新进展

航天技术发展推动着高性能金属材料的进步。本文对航天用高性能铝合金（包括铝锂合金）、钛合金、铍合金、超高强度钢、高温合金、钛铝金属间化合物的新进展作简略介绍。     

俄罗斯的航空用铝合金的发展及其历史经验(二)

介绍俄罗斯航空用铝合金的现状并对其在２００１－２０１５年期间的发展进行了预测，同时总结了高强度铝合金及铝锂合金成功应用的历史经验。     

俄罗斯的航空用铝合金的发展及其历史经验（一）

介绍俄罗斯航空用铝合金的现状并对其在2001～2015年期间的发展进行了预测，同时总结了高强度铝合金及铝锂合金成功应用的历史经验。     

铝锂合金的性能特点及其在飞机中的应用研究

回顾了铝锂合金的发展历史,按时间顺序和性能特点将铝锂合金分成了三代,并重点介绍了第三代铝锂合金的优点和发展情况;分析研究了铝锂合金的性能特点与优势,指出提高铝锂合金性能的主要途径：微合金化、形变热处理、再结晶、在不同方向上拉伸或冷轧、减小变形量、改变弥散类型等;介绍了铝锂合金在国外先进飞机上的应用情况,为铝锂合金的应用提供参考;针对民用飞机,提出了铝锂合金的结构设计要求及方法。     

稀土高强铝锂合金力学性能及微观变形行为

在 2 0 90铝锂合金和添加微量稀土铈的 2 0 90铝锂合金 (2 0 90 +Ce)的拉伸性能测试的基础上 ,利用TEM技术对拉伸试样中位错组态进行了观察 ,探讨宏观力学性能与微观变形行为间的联系。结果表明 ,2 0 90 +Ce铝锂合金仍表现出较明显的共面滑移特征 ,所不同的是其滑移带比较细密均匀 ,并且具有交滑移特征 ;而不含稀土的普通 2 0 90铝锂合金中共面滑移带较粗 ,且带与带间距宽 ;弱束暗场观察发现 ,2 0 90 +Ce铝锂合金中某些大角度晶界上及附近存在较强的应变衬度 ,这说明该合金仍存在较强的局域应变倾向