铝锂合金的发展和应用

铝锂合金是继铝镁合金、铝铜合金之后的第三代轻合金结构材料，在研究和应用上我国与俄国、美国的差距甚大。文中介绍了国外铝锂合金的发展．特点和应用情况，以供有关人员参考。     

高强度可焊1460铝锂合金

为满足航空、航天燃料贮箱和空间结构材料发展的要求，前苏联成功研制、生产了高强度、可焊的１４６０ 铝锂合金，并用于宇航结构产品。文中介绍了该合金的发展、抗裂纹性、焊接性能及在贮箱结构上的应用。     

铝锂合金的焊接工艺

铝锂合金的出现是自30年代以来在铝合金材料领域里的重大变革,它在航空航天工业中作为结构材料有无比的优越性和广阔的前景,但是要使这种材料成功地应用到航空航天工业中并充分发挥它的潜力,焊接工艺是关键的工艺,解决了焊接技术问题,材料的大量应用问题才可相继解决。文中以对比的方法,介绍前苏联和以美国为代表的西方国家的铝锂合金发展概况及共性能,重点介绍前苏联的01420和美国的2090两种铝锂合金的焊接工艺和焊接接头性能以及如何减少和消除焊缝气孔缺陷的工艺技术措施。     

1420铝锂合金板材铆接工艺探索

文摘研究了不同铆接工艺(锤击铆、压铆)对1420铝锂合金性能的影响,观察了1420铝锂合金板材在不同破坏模式下微观组织形貌。结果表明,采用压铆工艺较适合1420铝锂合金板材的铆接。     

国外铝锂合金工艺性研究

本文介绍了俄国、美国和欧洲轻合金中铝锂合金成型、热处理和焊接的发展现状，在成型和热处理工艺中分析了工艺参数对半成品件的影响，指出了合理的选择工艺参数的重要性；在焊接工艺中介绍俄、美两国三个阶段研究的重点内容，比较了两国的焊接研究特点，最后提出几点看法。     

1420铝锂合金铆接结构工艺验件的研究

对国产及俄产1420铝锂合金成形工艺性能等进行了测试，试验结果表明，1420铝锂合金在水淬状态下具有最佳成形工艺性能。开展了铆接结构缩比件研制及承载能力试验，结果表明1420铝锂合金用于铆接结构可使结构重量减轻15%。     

2195铝锂合金可旋性研究

采用球形模的试验方法,研究了2195铝锂合金的不同状态对材料可旋性的影响,测试了材料在不同热处理状态下的极限变薄率。试验结果表明只有在保证壁厚一定的负偏离率情况下,2195铝锂合金板材才能得到最大的极限变薄率;经固溶水淬处理的2195铝锂合金板材的最大极限变薄率为55%左右,经固溶空冷处理的2195铝锂合金板材的极限变薄率大约只有42%,而经T8处理的2195铝锂合金板材则根本不能进行旋压。     

航空航天用铝锂合金近况

铝锂合金具有质轻，高强，耐疲劳和优良的低温韧性。其应用范围已从航空领域逐渐扩大到航天领域，文中简要介绍这种合金在航空航天领域应用的最新动向。     

水蒸气气氛下铝锂合金反应特性及动力学分析

金属铝具有高的能量密度,为了研究铝的反应活化机制,利用热天平分别研究锂质量含量为0%、1%、2%、5%、10%、20%的铝样品在水蒸气气氛下的反应特性,采用单曲线积分法计算了铝、铝锂合金(锂质量分数分别为10%和20%)与水反应的动力学参数,并对铝锂合金与水蒸气的产物做XRD测试。结果表明,锂含量增大,样品最终增重也会提高;着火温度随锂含量增加而降低,当锂含量超过5%后,着火温度变化不大,约为380℃。通过以上实验计算得出,锂的添加降低了整体反应的表观活化能,促进了铝样品与水的反应。     

铝锂合金的发展及其工艺特性

概括地论述了铝锂合金的发展及现状，简要地介绍了其熔炼、压力加工以及形变热处理的特殊要求，也指出了生产中的技术安全问题。     

航空航天用铝锂合金近况

铝锂合金具有质轻、高强、耐疲劳和优良的低温韧性。其应用范围已从航空领域逐渐扩大到航天领域,文中简要介绍这种仑金在航空航天领域应用的最新动向。     

2195铝锂合金应力松弛时效成形工艺制度

以2195-T8态铝锂合金为研究对象,探究工艺参数对其应力松弛时效行为的影响规律。试样经过固溶、淬火,进行不同预变形、时效温度及时效时间条件下的应力松弛时效实验。通过室温拉伸,测得应力松弛时效后试样的力学性能。基于正交试验的极差分析和方差分析,探究了预变形、时效温度和时效时间3个工艺参数对应力松弛量、屈服强度和延伸率的影响权重占比;进一步研究发现预变形不仅可以提高2195铝锂合金时效后的强度,还降低了应力梯度对材料力学性能不均匀性的影响;查明了实现2195铝锂合金应力松弛时效形性协同制造的合理工艺制度:180℃+4%预变形+时效时间12～16 h。研究工作为大型铝锂合金构件应力松弛时效形性协同制造工艺窗口的确定提供了重要支撑。     

高活性铝锂合金的制备及微观结构与水解性能研究

研究了机械球磨法制备的铝锂合金微观结构与水解性能,考察了金属锂含量和其他金属掺杂的影响,并探讨了相关的改善机制及水解机理.结果表明,增加锂含量和其他金属(X:Bi,Sn,Ga和In)掺杂,可明显改善铝合金的水解性能.通过XRD、SEM和水解测试等实验分析,增加锂含量的作用在于:在球磨过程中减小合金粉颗粒尺寸;金属锂水解...     

定向凝固参数对二元铝锂合金共晶生长及组织结构的影响

本文研究了定向凝固参数对二元铝锂合金共晶生长及组织结构的影响。实验发现，Ｌｉ少于７ｗｔ％的合金中，晶体不能以共晶方式生长。Ｌｉ多于７ｗｔ％的合金中，可以获得平面生长的共晶组织，凝固参数对晶体生长方式及组织形貌有显著的影响     

铝钪合金与高浓度过氧化氢的相容性

美国在研的空天飞机X-43B采用的推进剂是JP-7(jet propellant-7)和浓度为90%的过氧化氢.1060工业纯铝和5254铝镁铬合金屈服强度比较低,不能满足轻重量贮箱或结构的要求.铝镁合金中添加适量配比的钪和锆,通过与高浓度过氧化氢材料的相容性试验表明,铝钪合金与过氧化氢一级相容,其稳定性为99.29%,是理想的高浓度过氧化氢贮箱材料.并且通过实验表明钪和锆的加入能显著改善铝合金的可焊性、耐热性、抗蚀性、热稳定性和抗中子辐照损伤的作用,并大幅度提高强度(7X11铝钪合金屈服强度是5254铝镁合金的4.8倍).     

含铝锂合金丁羟推进剂的能量性能研究

依据最小自由能原理，采用固体推进剂能量特性计算程序计算了标准条件下含铝锂(Al-Li)合金丁羟(HTPB)推进剂的能量性能，研究了不同Li含量的Al-Li合金粉对HTPB推进剂比冲、密度、密度比冲及特征速度的影响；并采用爆热、爆热残渣粒度分布以及活性铝含量验证了Al-2.5Li(Li质量含量为2.5%)合金粉对HTPB推进剂能量特性的影响。理论计算结果表明，采用纯Li取代Al粉，HTPB推进剂的标准理论比冲最大可增加58.11 N·s/kg;当以Al-Li合金的形式取代Al粉时，不同Li含量的Al-Li合金对HTPB推进剂配方的能量性能参数影响不同，标准理论比冲以及特征速度呈现增加的趋势，密度以及密度比冲呈现降低的趋势；当以Al-20Li合金替代Al粉时，HTPB推进剂配方的标准理论比冲最大可提高39.10 N·s/kg。爆热试验结果表明，含Al-2.5Li合金粉HTPB推进剂的爆热略高于Al粉配方，燃烧残渣粒度d₄₃低于对照配方；含Al-2.5Li合金粉HTPB推进剂燃烧残渣活性铝含量低于对照配方。     

不同封闭工艺对2195铝锂合金环保型阳极氧化膜耐蚀性能影响

针对轻量化航天装备的可靠性服役对2195铝锂合金提出的高耐蚀性需求,采用环保型硫酸己二酸(50 g/L硫酸和10 g/L己二酸)溶液体系在2195铝锂合金表面制备阳极氧化膜,对所得的膜层通过沸水封闭、铬酸盐封闭、镍盐封闭和铈盐封闭4种封闭工艺进行后处理,并利用扫描电子显微镜、动电位极化曲线、电化学阻抗谱等方法对膜层表面的显微形貌和耐蚀性能进行表征。结果表明:相较于未封闭的阳极氧化膜,4种封闭工艺均提高了膜层的耐蚀性能,其中镍盐封闭后对基体的钝化效果最好,铬酸盐封闭次之,沸水封闭和铈盐封闭对膜层防腐性能提升有限。对电化学阻抗谱的进一步解析表明,4种膜层阻挡层电阻Rb均在105Ω·cm2数量级,膜层耐蚀能力主要来自于被水合及沉淀物充分填充的多孔层内部,相应的电阻Rp2的数值大小依次为镍盐封闭铬酸盐封闭沸水封闭≈铈盐封闭。     

铍合金在俄罗斯航天器中的应用

铍金属位于元素周期表中锂与硼之间,根据对角线原则,它的化学性质与铝相似,属活性元素,一般不呈单质存在。铍在地球上的丰度不大,由于其稀少,很少作一般常用;但因其特殊的物理和化学性质,特别是铍合金在原子能工业和航天领域,尤其在航天器中有着广泛的用途。在原子能工业中,由于铍金属结构的致密性,广泛用作中子减速剂。在航天器中。由于铍合金的密度轻(比铝、镁、钛、铜等都轻),热容量大,比强度高等特性,广泛用作结构件、支架等部件。     

Preparation, microstructure and hydrolysis performance of highly active AI-Li alloys

研究了机械球磨法制备的铝锂合金微观结构与水解性能,考察了金属锂含量和其他金属掺杂的影响,并探讨了相关的改善机制及水解机理.结果表明,增加锂含量和其他金属(X:Bi,Sn,Ga和In)掺杂,可明显改善铝合金的水解性能.通过XRD、SEM和水解测试等实验分析,增加锂含量的作用在于:在球磨过程中减小合金粉颗粒尺寸；金属锂水解释放大量的热量和碱性物质LiOH改善铝的水解动力学.其次,掺杂金属X与金属锂形成金属间化合物LiX,LiX与AIX在水中易形成双重腐蚀电池,促进了金属铝的水解动力学.     

8090铝锂合金疲劳裂纹扩展行为与裂纹闭合效应

采用CT试样研究了8090铝锂合金疲劳裂纹扩展行为与裂纹闭合效应。根据da/dN、k_(op)、⊿k_((?)ff)、⊿k_((?)ff)/⊿k与⊿k的关系,提出了裂纹扩展机制,发现在不同阶段裂纹扩展行为的差异系因闭合效应的变化,裂尖后方的闭合长度对裂纹扩展行为有重大影响。