Applications of Magnesium Alloys in Aerospace and Aviation

Magnesium alloys are well applied in aerospace and aviation because of their mass saving potential, good electromagnetic shielding performance, and high damping capacity. To further promote the applications, in this paper, the applications of magnesium alloys are reviewed, which could provide insights for researchers and application designers. Firstly, the applications in aerospace are reviewed, including missile, satellite, rocket, and spacecraft. Secondly, the applications and commercial magnesium alloys in aviation are summarized. Thirdly, the bottleneck and existing problems for such magnesium alloys applied in aerospace and aviation are discussed. The requirements for the magnesium alloy performance in aerospace and aviation are evaluated and elaborated.     

喷射沉积5083 Al-Mg合金的超塑性

研究了喷射沉积再经过热变形处理的 5 0 83Al Mg合金的超塑性。喷射沉积 5 0 83Al Mg合金的微观组织是由平均尺寸 15 μm的等轴晶组成 ,组织中的气孔率为 0 1% 5 % (体积百分数 )。采用了两种不同的热变形处理工艺 (TMP)来闭合气孔和细化晶粒 :先挤压后轧制和直接轧制。采用先挤压后轧制工艺处理的合金表现出了相对较高的超塑性 ,最大超塑延伸率可达 4 6 5 % ,而采用直接轧制工艺处理的合金最大超塑延伸率为 2 95 %。两种工艺处理后的合金表现出了相似的应力 -应变行为和应变速率敏感因子 ,应变速率敏感因子取值范围为 0 3 0 5。超塑延伸率的差异可能是由闭合气孔导致的变形过程中空洞的形核能力不同造成的。     

Al含量对空心阴极等离子烧结Ti/Ni等原子比TiNiAl合金组织和力学性能的影响

 采用空心阴极等离子烧结工艺制备了Ti/Ni等原子比的Ti_50-x/2Ni_50-x/2Al_x(x=0,3,6,9)合金,研究了Al含量对合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明:未添加铝的合金微观组织主要由NiTi基体、强化相Ti₂Ni、Ni₃Ti及孔隙组成;随着Al含量的提高,合金中Ti₂Ni(Al)数量不断增多,孔隙数量和孔径不断增加,Ni₃Ti(Al)数量不断减少,在Ti_45.5Ni_45.5Al₉中还生成了少量Ni₂TiAl相;合金的抗弯强度随Al含量的提高而增加,并在Al含量为6%时达到最大值296.3 MPa;合金的硬度随铝含量的提高而增加,Ti_45.5Ni_45.5Al₉的硬度值为295.6 HV。     

某型飞机前轮叉裂纹失效分析与解决措施

外场服役的两架某型飞机的前轮叉与活塞杆在连接孔上表面相同位置处出现了裂纹。断口分析表明,前轮叉裂纹为应力腐蚀裂纹,裂纹从内表面侧起源,并在应力作用下不断向外表面侧扩展．最终贯穿前轮叉与活塞杆连接处。同时,通过建立有限元模型对裂纹处应力分析,发现前轮又与活塞杆及螺栓之间的干涉量与干涉应力基本上呈线性关系,而且装配时摩擦系数对应力的影响可以忽略不计。由此得小轮叉出现裂纹的主要原因是轮叉与活塞杆及螺栓间的干涉配合在裂纹位置处造成的较大装配应力和腐蚀介质的作用引起的。因此．在装配过程中严格控制其干涉量,并提高轮叉表面的防护质量,是避免轮叉出现应力腐蚀裂纹的有效措施．     

Nb-40Ti-15Al合金中硼的微合金化细晶作用

利用金相显微镜(OM)、X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等测试设备分析了微量硼元素对Nb-40Ti-15Al合金的晶粒细化作用以及硼在晶粒内和晶界的分布情况。结果表明,当合金中硼含量高于0.5%(质量分数)时,晶粒细化开始变得显著,预期对合金的低温脆性有一定程度的改善效果。背散射电子像(BSE)显示硼元素大量富集在晶界上,从而得出硼的细晶作用主要缘于其在合金的B2/β相基体中固溶度甚小,从而导致凝固前沿成分过冷。     

2024铝合金振动疲劳特性及断口分析

研究激振频率对铝合金悬臂梁结构振动疲劳特性的影响。在不同激振频率下测试2024铝合金悬臂梁相同初始应力幅值下的振动疲劳寿命。利用体式显微镜及扫描电镜对疲劳断口进行微观分析。结果表明:初始应力相同时,处于共振状态的悬臂梁振动疲劳寿命最长,瞬断区面积最小。微观分析表明,疲劳裂纹源萌生于材料表面的最大应力区,在裂纹源区有明显的放射状条纹、贝壳线和大量刻面;在疲劳裂纹扩展区,除疲劳条带外,还观察到大量的二次疲劳裂纹;疲劳瞬断区则由大量韧窝构成,表现出典型的韧性断裂特征。微观分析可知合金内强化相颗粒对疲劳裂纹扩展有明显的阻碍作用。     

铝合金矩形机箱工装设计及拼焊工艺

大厚度铝合金矩形机箱在拼焊生产过程中,存在组装难度大,焊缝质量不易保证,焊后变形大等问题.针对铝合金矩形机箱焊后马鞍型和螺旋型变形特点,选用表面定位方式,设计了多种类型的夹板,完成了箱体焊接工装的设计.在此基础上,采用真空电子束焊,通过严格的工艺措施完成了机箱的拼焊,获得了深宽比符合要求的焊缝,保证了机箱结构的完整性.经检测,矩形机箱满足设计要求.实践证明,此工装和工艺方案可行,对类似构件的制造有指导意义.     

基于短裂纹的 LD10CZ铝合金腐蚀预疲劳裂纹扩展

腐蚀疲劳是一种由疲劳应力和腐蚀介质共同引起的材料损伤,利用扫描电子显微镜原位观测技术对于预腐蚀LD10CZ铝合金进行了疲劳试验研究,试验结果表明腐蚀损伤强烈影响铝合金的疲劳裂纹扩展行为。     

一种冷热交变环境下太阳帆应力保持方法

针对冷热交变环境导致太阳帆内部应力剧烈变化的问题,基于形状记忆合金(SMA)弹簧提出了太阳帆的张拉方案和薄膜应力保持恒定的方法,该方法利用形状记忆合金在高低温下的刚度非线性特性,有效补偿薄膜和支撑杆之间的间隙变化,以使薄膜内部应力基本保持恒定。针对六边形构型太阳帆开展了数值仿真,首先建立了太阳帆的热分析模型和力学分析模型,获取了高低温工况下的温度场。然后通过热致变形分析得到薄膜与支撑杆在高低温工况下的间隙变化,据此确定形状记忆合金弹簧的参数。最后对太阳帆在高低温工况下的薄膜内部应力进行了验证。     

固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响

针对铝合金在硝盐槽中固溶热处理存在加热介质不环保、超温爆炸的问题,以2219铝合金不同厚度板材为对象,研究了空气介质加热固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响。探索了其力学性能随固溶处理保温时间的变化规律,并观察了6 mm板材典型的热处理工艺:(535±5)℃/70 min固溶,(165±5)℃/960 min时效,板材显微组织的析出相呈细小弥散状分布,对合金有较好的强化效果。试验获得了不同厚度2219铝合金板材较为理想的固溶处理工艺参数。合金热处理后的力学性能达到了产品的技术指标:抗拉强度R_m≥405 MPa,屈服强度Rp0.2≥286 MPa,延伸率A11.3≥10%。2219铝合金空气介质加热固溶处理工艺技术已替代硝盐介质固溶处理技术,并在运载火箭贮箱结构件中得到成功应用。