铝锂合金:现代飞机新型材料的选择 铝锂合金是什么材料( 二 )


民用飞机方面,中国客车工业公司的空 A330、A340、A380客机都应用了铝锂合金 。其中,A330和A340各有3t左右的铝锂合金用于机身结构、长桁等部件 。目前最新的A350客机已经基本上首次将全新的2198铝锂合金应用到机身蒙皮上 。铝锂合金在美国波音747、777飞机和麦道系列飞机上使用,其应用部位包括油箱、隔板架、机翼蒙皮、前缘和后缘等 。庞巴迪C系列飞机机身也将采用全新的铝锂合金 。
3.铝锂合金的先进制造技术及发展趋势 。
1超塑成形和扩散连接技能
超塑成形和超塑成形/扩散连接技术(SPF和SPF/DB)是用吹塑和胀形的 成形形状复杂、加工困难的薄壁零件的工艺,是一种几乎无余量、低成本、高效率的特殊成形 。铝锂合金和其他超塑性材料一样,通过合金化或机械热处理可以获得均匀细小的等轴晶粒,可以发生超塑性 。铝锂合金的SPF研究始于1980年 。1982年,英国超塑成形金属公司在范堡罗国际航空空展览会上首次展示了铝锂合金及其超塑F零件的超塑性 。美国Weldalite049合金具有不同的超塑性,在410-3应变速率下,507℃无背压固溶处理后延伸率可达829% 。这一应变速率明显高于其他铝合金,对解决超塑加工速度低的问题具有重要意义 。俄罗斯采用SPF技术为1420加工了很多飞机零件,有些零件的尺寸是1200mm600mm 。中国航天材料与技术研究院、北京航空空制造工程研究所等研究机构在铝锂合金的SPF和SPF/DB复合技术方面做了大量的开创性工作,取得了许多成果 。目前,铝锂合金的超塑成形正从次要承载构件向主要承载构件发展,从单一的超塑成形向超塑成形/扩散组合工艺发展,使得铝锂合金的加工成本更低,结构更完整,重量更轻 。
剪切纺丝
2旋压成形技术(旋压成形)
旋压技术是一种先进的工艺,结合了锻造、挤压、拉伸、扭转等技术 。很少切割 。纺纱是近年来在传统纺纱技术基础上发展起来的一种新型纺纱技术 。它通过改变毛坯的厚度而不是外径来实现制造锥体等各种轴对称薄壁零件的旋压 (锥度变薄旋压) 。这种成形 的特点是转轮受力小,半锥角与壁厚相互影响,材料流动流畅,表面粗糙度好,成形精度高,能容易地成形、拉伸和旋压难以成形的材料 。航天器上的许多铝锂合金部件都是空回转中心的薄壳,特别适合用旋压 加工,最典型的就是运载火箭低温贮箱的圆顶盖 。
美国大力神运载火箭的整流罩由三块直径为0.65米、厚度为10.7毫米的Weldalite049板材制成,其中一块的中部采用变极性等离子弧焊(VPPA)焊接,343℃/4h消除应力 。在旋压过程中,所有的毛坯都被火焰加热到317℃ 。成型后,进行505℃/0.5h固溶处理,水淬;经177℃/18h人工时效后,室温抗拉强度约为600MPa,在-196℃时提高到700MPa,并具有良好的断裂韧性 。奋进号航天飞机外贮箱的圆顶盖也采用了同样的旋压技术,外贮箱的筒段采用了先进的剪切旋压技术 。
铝锂合金辊锻成型的y形连接架
3辊锻成形技能(辊锻)
铝锂合金,特别是Weldalite系列合金和1420合金具有良好的锻造性能,用它们制成的模锻件不会开裂,这已被150多种锻件所证明 。因此,将其应用于航空航天领域具有广阔的前景 。辊锻是近年来发展起来的一种近净成形新技术 。它是材料在一对反向旋转的模具作用下发生塑性变形,获得所需锻件或锻造毛坯的塑性成形过程 。辊锻的发展有两大类 。首先,在长轴类锻件生产中实现了体积分配和预成形,降低了最终成形载荷,形成了精轧和精锻的复合生产线,可以用较少的投资生产大量的复杂锻件 。二是精密辊锻技能,包括冷精整技能 。在叶片成形、变截面板簧等薄板零件的精密成形中具有良好的发展前景 。近年来,这两个方向的辊锻已成功应用于铝锂合金环锻件和带肋钣金件 。如奋进号航天飞机外油箱的Y形框架和对接环 。
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