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。     

铝锂合金贮箱焊接技术研究现状

铝锂合金是制造航天运载器贮箱的理想材料,其连接技术也是航天领域所关注的问题.本文综述了典型新一代铝锂合金材料2195及1460铝锂合金的主要焊接方法及其发展现状.与传统钨极氩弧焊、真空电子束焊、变极性等离子弧焊等熔化焊方法相比,新型固相连接技术搅拌摩擦焊由于能够获得更为优质的接头性能,有望在铝锂合金贮箱结构的连接上获得广泛应用.     

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。     

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…     

铝锂合金先进制造技术及其发展趋势

作为航空航天重要的结构材料,铝锂合金受到西方国家的广泛重视,如今第三代铝锂合金已在大型商用客机制造中获得应用并成为未来机型发展的重要趋势。但目前,新型铝锂合金主要依靠国外供应商,不仅成本高,而且得不到钣金、热处理等相关关键技术的支持,因此独立开发和研制新型高强、高损伤容限铝锂合金是我国铝锂合金未来发展的重要方向。     

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。     

铝锂合金切削加工试验研究进展

铝锂合金作为一种先进轻量化材料,具有相对较低的密度、较高的比强度和比刚度以及较好的疲劳性能,在航空航天领域应用广泛。但在铝锂合金切削加工过程中易于出现黏附磨损,从而引起加工质量差、使用性能下降等一系列问题。因此,国内外学者针对铝锂合金切削加工进行了相关研究。对近年来在铝锂合金切削加工试验方面的研究进展进行了总结,重点分析了切削力、切削温度、加工表面质量、刀具磨损以及参数优化方面的研究成果,指出了目前存在的问题以及今后的发展方向,对铝锂合金切削加工技术的发展具有一定的促进作用。     

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。     

科技信息二则

铝锂合金的焊接 铝锂合金的优点是密度低、弹性模量高,能显著减轻构件的重量。目前国外研究得较多的是高纯度二元铝锂合金如(按重量百分比):Al-0.9Li、Al-1.6Li、Al-2.8Li、Al-3.8Li和AI-4.7Li。另一种是苏联的01420铝锂合金,其材料成分(按重量百分比)是Al-5Mg-2Li-0.1Zr。过去飞机工业中的铝锂合金构件大多采用机械连接,现在普遍都在研究超塑性成形、焊接和胶接等连接方法。实验证明,钨极氩气保护焊、电子束焊等焊接方法均可成功地用于铝锂合金的焊接。但在焊接铝锂合金构件时应谨慎地选择焊丝和焊剂、焊前表明制备方法及焊接参数。     

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。     

一代材料技术，一代大型飞机

 介绍了用于大型飞机的新材料的发展现状和趋势。当前,欧美大型飞机机体的材料结构正从以铝合金为主过渡至以复合材料为主,50%复合材料用量是未来飞机的起点。新一代大型飞机的材料技术特色首先是复合材料和钛合金用量创历史新高,以大幅度减轻飞机结构重量和降低燃油消耗;其次反映于一些具有新意的材料技术的成功推出,其中包括复合材料整体机身段、全钛发动机挂架、纤维金属层板、第3代铝锂合金、新型高强铝合金7085、新型高强高韧钛合金Ti-55531等。最后,对中国刚立项研制的大型飞机的选材原则提出了建议。     

Al—Li合金表面的化学镀镍

介绍了Ａｌ－Ｌｉ合金表面化学镀镍的工艺方法，镀层结合力测试以及孔隙率、氯化钠浸泡试验表明，化学镀镍层可能成为Ａｌ－Ｌｉ合金这一新型航空航天材料的良好防护层。     

铝锂合金的焊缝组织与开裂敏感性研究

采用横向变拘束试验,研究铝锂合金(A合金)和2024合金的焊接热裂纹敏感性;并对焊缝组织进行分析,探讨它对两种合金焊接开裂倾向的影响.结果表明,A合金焊缝组织为柱状枝晶,在焊缝与热影响区之间由于非均匀形核而形成精细等轴晶粒区域(EQZ),而2024合金焊缝为联生结晶的胞状枝晶组织.两种合金焊缝组织的差异造成A合金有更高的焊接热裂纹敏感性.     

国外Al—Li合金及其航天产品的制造技术

简单地介绍了国外Ａｌ－Ｌｉ合金的最新进展,以及Ａｌ－Ｌｉ合金航天产品的制造技术（重点是成形和焊接工艺技术）的现状和发展趋势。     

钛合金焊接结构在先进飞机中的应用及发展

钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能优异等一系列特点,是先进飞机制造中重要的结构材料.钛合金焊接技术在现代飞机制造工程中占有重要的地位,是一种特殊的制造工艺技术.本文重点论述了钛合金焊接的主要特点及存在问题,同时论述了美国及俄罗斯钛合金焊接结构在先进飞机制造工程中的应用现状与发展.     

先进的焊接技术─—摩擦搅动焊

摩擦搅动焊是新近发明的一种先进焊接技术,它采用非熔化固态焊接,利用局部产生的摩擦热生成连续的固相焊缝,用它可以焊接传统上认为“不能焊接”的合金和实现不同类金属的焊接。本文简要介绍摩擦搅动焊的焊接工艺、焊缝性能、设备及应用。     

基于B/S结构镁合金焊接数据库系统设计

文摘设计了基于B/S结构镁合金焊接数据库系统。系统采用ASP技术和网络数据库技术,设计镁合金焊接性查询、编辑以及系统管理等五大功能模块;通过对镁合金焊接的各方面的信息进行合理的、全面的分析和归纳;用户可以很方便地得到镁合金的焊接基本数据、各种试验结果,包括焊接性、相图以及CCT图等各方面的信息。对焊接行业数据共享,焊接生产和制造业数据共享体系建立具有一定的参考和实用价值。     

俄罗斯铝锂合金的研制和应用概况

本文介绍了俄国1420,1430,1450等铝锂合金的研制过程和性能,并与西方类似合金进行了对比,同时还列举了铝锂合金在战斗机、运输机、民航机和直升机上作为结构元件和应用情况。     

真空空心阴极电弧焊接设备和工艺研究

介绍了真空空心阴极电弧焊接设备研制和焊接工艺研究情况,这是为解决钛合金容器焊接存在的飞溅问题而发明的一种先进的焊接工艺方法,在真空条件下,采用管状空心阴极,通入少量氩气,从而引燃电弧进行焊接。空心阴极焊接设备由空心阴极焊枪,真空系统,焊地电源,气体流量控制单元,总控制籍组成,文中详述了空心阴极焊枪设计,引弧试验情况及钛合金焊接工艺试验,结果表明焊接接头拉伸强度达到标准的要求,特别是与电子束焊相比,焊缝背面无焊接飞溅。