铝锂合金高速铣削表面质量的试验研究*

针对新型轻量化航空结构材料铝锂合金高速铣削后表面质量的不确定性和不易预测等问题,对铝锂合金进行了高速铣削试验。试验结果表明：高速铣削铝锂合金时,表面粗糙度随转速变化的趋势不明显,但随着每齿进给量的增加会不断增大;加工表面会出现切削波纹、微小坑洞、残留切屑以及由切削振动引起的毛刺等。此外,并未发现因铣削加工引起的表面微裂纹,表层金相组织并未出现明显改变且表面残余应力幅值较小。     

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。     

铝锂合金超塑成形/扩散连接技术研究进展

轻量化材料与结构是现代航空航天工业的发展方向。铝锂合金密度小,比强度、比弹性模量高,是理想的航空航天材料。采用超塑成形/扩散连接工艺成形的空心夹层结构零件具有整体性好、设计自由度大、成形精度高、无残余应力等优点,而且能够大幅减重、降低成本,广泛应用于航空航天领域。针对航空航天领域对新一代复杂多层结构件整体化和轻量化的迫切需求,回顾了国内外铝锂合金的发展历程,介绍了国内外铝锂合金超塑成形、扩散连接以及超塑成形/扩散连接组合技术的发展现状及其在航空航天领域的应用,指出铝锂合金表面致密稳定氧化膜是阻碍其扩散连接接头质量提升的瓶颈问题,讨论去除铝锂合金表面的氧化层以及防止新的氧化层再生的相关工艺与机理,最后展望了铝锂合金超塑成形/扩散连接技术在航空航天领域的应用前景以及未来研究方向。     

铝锂合金高速铣削力的试验研究

针对新型轻量化航空结构材料铝锂合金的高速切削加工,研究分析了切削速度和每齿进给量对其切削力的影响规律,同时对高速铣削铝锂合金、7085、6061和Ly12过程中的切削力进行了对比试验研究。试验结果表明,高速铣削铝锂合金时,随着每齿进给量的提高,切削力显著增大;随着切削速度的提高,切削力变化趋势并不明显,呈现出先稍有增大后又逐渐减小的趋势;高速铣削铝锂合金与高速铣削7085、6061和Ly12时的切削力变化规律相似,数值接近。     

2195铝锂合金弧焊技术研究现状

铝锂合金具有密度低、比模量高、比强度高、抗疲劳及腐蚀性能良好等特点,被认为是航空航天领域最有应用前途的结构材料之一。本文回顾了铝锂合金的发展历程,介绍了新一代2195铝锂合金的成分、组织结构及可焊接性,分析其焊接过程出现的主要问题,概述了国内外机构通过优化2195铝锂合金配用焊丝及弧焊工艺,改善接头组织结构及力学性能的研究工作,展望国内铝锂合金弧焊技术的发展趋势。     

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。     

快速凝固粉末冶金铝锂合金

铝锂合金是一种比强度高、比刚度大的新型轻合金结构材料。它在航空航天技术中具有很大的应用潜力,而快速凝固技术和粉末冶金方法相结合为进一步改善其性能开辟了新的途径。本文综述了近年来有关快速凝固粉末冶金铝锂合金粉末的制备方法、成型固化工艺、合金的成分与性能及其最新发展等几方面的文献资料。     

国内铝锂合金基础研究及应用技术开发

总结了国内在铝锂合金主合金元素Cu、Li以及微合金元素Mg、Ag、Zn、稀土的(微)合金化效果及作用机理方面的研究结果。在主合金元素的研究方面,重点阐述了铝锂合金强度随Cu+Li总原子分数及Cu/(Cu+Li)原子分数比例增加而提高,但晶间腐蚀(IGC)抗力则随Cu/Li比增加而逐渐降低的规律及相关机理。在微合金化元素研究方面,主要阐述了Mg+X(X=Ag/Zn)添加促进T_1(Al_2CuLi)相形核并提高铝锂合金力学性能的机理,其强化效果的规律表现为:Mg+Ag+ZnMg+AgMg+ZnMg,同时还阐明了添加微量Zn元素提高铝锂合金IGC抗力,而添加微量Ag则降低IGC抗力的现象及其机理;另外,还总结了稀土(RE)元素分别在高Cu/Li比铝锂合金(以T1相为主强化相)及低Cu/Li比铝锂合金[以δ'(Al_3Li)相为主强化相]中的不利影响及有利影响的作用机理。除此之外,简述了国内航天用2195铝锂合金旋压、摩擦搅拌焊、氩弧焊、化铣等应用技术的开发情况。     

铝锂合金的发展、工艺特性及国外应用现状

按铝锂合金的发展阶段综述了其成分和性能特点,详细论述了二代铝锂合金各向异性产生的原因及解决方法;对铝锂合金在国外的应用进行了简要归纳,分析了铝锂合金今后的发展趋势.     

铝锂合金超塑成形技术

本文评述了国内外超塑性铝锂合金板材及其超塑成形技术的发展，讨论了铝锂合金超塑成形中的技术问题以及在航空航天工业中的应用前景。     

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。     

航空航天难加工材料切削加工过程模拟与智能控制综述

随着航空航天关键构件服役性能要求的不断提升,高性能钛合金、镍基高温合金、高强度钢等难加工材料大量应用到航空发动机等重大装备。切削加工是高强韧难加工材料的重要加工方法,在加工过程中普遍存在切削力大、切削温度高、工具磨损严重和加工质量差的问题。针对当前航空航天难加工材料切削加工过程切削力、切削温度、工具磨损及表面质量的仿真技术与智能控制技术进行了系统性的总结和梳理,分析了当前研究存在的主要问题与关键挑战,对切削加工过程仿真模拟与控制技术的未来发展趋势进行了展望。     

大型客机铝锂合金壁板自动钻铆技术

第三代铝锂合金具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、疲劳性能好等诸多优异特性,是近年来航空航天材料中发展最为迅速的一种先进轻量化结构材料,C919即在机身结构中选用了铝锂合金材料。采用自动钻铆取代手工制孔铆接可提高工艺稳定性,同时优化自动钻铆工艺参数,提高连接质量,对确保铝锂合金连接件疲劳寿命达到设计要求将起到至关重要的作用。     

工艺动态

铝锂合金在俄罗斯航空工业中的应用俄罗斯航空航天工业已在铝锂合金方面进行了多年的开发工作。本世纪８０年代初，当时的苏联就已将铝锂合金应用于飞机及火箭，提高了产品的性能，例如１４２０铝锂合金被用于米格－２９飞机的焊接结构机身油箱，１９８５年１４２０铝锂合...     

大飞机铝锂合金等直段研制关键技术

结合等直段研制开展铝锂合金先进结构设计、分析方法及其验证技术研究,通过铝锂合金机身段典型铝锂合金结构件关键制造环节的工艺研究,突破铝锂合金机身典型结构件的高效、高品质加工制造技术,并验证先进装配工艺及机身部段件对接工艺方案,可为某大型客机机身结构大量采用铝锂合金奠定基础。     

陶瓷刀具切削难加工材料技术通过鉴定

陶瓷刀具切削难加工材料技术通过鉴定南京航空航天大学机械工程系完成的＂陶瓷刀具切削难加工材料技术＂，日前通过了由中国航空工业总公司组织的技术鉴定。课题组对陶瓷刀具切削镍基高温合金沟槽磨损形成机理从切削试验、扫描电镜分析、有限元分析等方面进行了深入的研究...     

2099 和2196 铝锂合金挤压型材拉伸性能

对4 种不同截面2099-T83 和2196-T8511 铝锂合金挤压型材进行了单向拉伸试验研究,获得了 不同截面、侧壁和厚度型材的应力—应变关系曲线和力学性能。观察铝锂合金的断口形貌发现,各断口分布有 不规则的撕裂带和韧窝,2196-T8511 比2099-T83 铝锂合金断口中的韧窝小且浅,表明2099-T83 铝锂合金塑 性较好,与力学性能测试结果相吻合。     

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。     

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。     

铝锂合金及其在航天工业上的应用

综述了铝锂合金发展的三个阶段及三个阶段铝锂合金的性能特点。重点阐述了Cu、Li等主合金元素以及Mg、Ag、Zn、Mn、Sc、Zr、In和稀土Ce等微合金化元素在第三代铝锂合金中的合金化作用;这些微合金化元素可改变合金中原有析出相的尺寸、形状、分布,或促使新的强化相析出,也可以细化晶粒、控制再结晶。总结了铝锂合金在航天工业中的应用实践及在将来的应用计划。