超高强7055铝合金铸锭均匀化工艺优化

采用光学显微镜、扫描电镜、差热分析及透射电镜等手段,对一种航空用超高强7055铝合金大尺寸铸锭的均匀化工艺进行分析与优化。提出分级提高均匀化温度的方法,在确保不发生过烧的情况下,最大限度改善铸锭质量。结果显示:低温预均匀化时,铸锭中析出大量的Al3Zr相,能够大幅度降低对后续挤压变形的再结晶比例;对铸锭采用400℃×4 h+465℃×16 h+474℃×8 h的分级均匀化处理工艺,能够显著消除铸锭中低熔点相的含量,提高铸锭质量,同时相比于原工艺节省约13 h。新的均匀化处理工艺,不仅提高了生产效率,还能够为后续工艺提供良好的铸锭。

2219高强铝合金超快变换VPTIG焊缝组织和性能

研究开发了一种适用于铝合金材料的新型超快速变换变极性方波电弧焊接技术,以2219-T87高强铝合金为试验对象,采用高频变极性TIG电弧焊接工艺,研究了变极性方波电流频率对焊缝显微组织和拉伸性能的影响.结果表明,随着电流极性变换频率的提高,2219-T87铝合金焊接接头显微组织明显细化,由粗大柱状晶转变为细小等轴晶,接头抗拉强度和断后伸长率显著提高,接头断裂类型由脆性断裂转变为"韧性+脆性"的混合型断裂模式.当电流极性变换频率为1kHz时,2219-T87焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别达到母材金属的69%和58%.

Al_(10)Zn_(2.9)Mg_(1.7)Cu超高强铝合金的喷射成形制备研究

采用喷射成形技术制备了Al1 0 Zn2 .9Mg1 .7Cu高强高韧铝合金沉积坯件 ,研究了喷射成形制备过程中各工艺参数对沉积坯件的成形性、显微组织、致密度的影响 ,确定了适当的工艺参数 ,研究了沉积坯件的热挤压及热处理工艺 ,对材料的组织进行了分析并对不同状态的材料性能进行了比较。研究结果表明 :当喷射成形工艺参数合理时 ,沉积坯件具有良好的成形性与致密度 ,在随后的热挤压过程中 ,通过较低的挤压比即可使材料达到全致密 ;通过对合金进行适当的热处理 ,材料的极限抗拉强度达到 810MPa ,同时延伸率保持在 8%～ 11% ,该材料是一种理想的轻质高强结构材料。

低频电磁铸造超高强高韧铝合金元素晶内固溶度和力学性能研究

采用电磁细晶铸造技术,降低其频率,半连续铸造一种新的超高强高韧铝合金(10Zn-2.5Mg-2.5Cu-0.15Zr-余量Al),考察了低频电磁铸造与常规DC铸造组织、元素晶内固溶度和力学性能的区别,重点考察了电磁场频率和安匝数对铸锭元素晶内固溶度和力学性能的影响规律。结果表明,相对常规DC铸造,低频电磁铸造组织细小均匀等轴,合金元素Zn,Mg和Cu在晶内的固溶度增加,铸态维氏硬度、延伸率和拉伸强度增加。频率为15～25Hz和安匝数12800～16000AT时,合金元素Zn,Mg和Cu在晶内的固溶度最高,锭坯维氏硬度、延伸率和拉伸强度最大。其12mm的挤压棒材热处理后的拉伸强度极限为780MPa,延伸率大于8%。

细晶高强铝合金7475超塑变形行为

7475高强铝合金经过由固溶处理、轧制、再结晶组成的形变热处理工艺细化晶粒后,在适当条件下变形可呈现出良好的超塑性。在最佳变形条件下(T=510℃,ε_0=8.33×10^(-4)S^(-1)),获得最大延伸率为1700%。显微组织观察表明:Ⅲ区变形机制以晶间滑移为主,在晶内形成了位错亚结构。Ⅱ区的变形机制为晶界滑移伴随晶内位错运动。位错密度随应变的增加而增加。在Ⅰ区变形以扩散蠕度为主不包括晶间滑移。超塑变形Ⅱ区的激活能接近于体扩激散活能。

高强铝合金复合脉冲VPTIG焊缝组织和性能

采用超快速变换复合超音频脉冲方波变极性TIG电弧焊接工艺进行2219-T87高强铝合金焊接,研究分析了焊缝显微组织和接头拉伸性能变化.结果表明,2219-T87铝合金复合超音频脉冲电流变极性焊接接头的组织和性能均发生显著变化,焊缝区显微组织明显细化,由粗大柱状晶向细小等轴晶转变,接头抗拉强度和断后伸长率显著提高.接头断口由脆性断裂主要特征转变为"韧性+脆性"的混合型断裂模式.在一定范围内,脉冲电流频率越高,脉冲占空比越小,作用效果越明显.复合超音频脉冲电流频率为40 kHz,脉冲电流占空比为20%时,接头抗拉强度和断后伸长率分别达到母材金属的70%和58%.

超音频脉冲方波电流参数对2219铝合金焊缝组织和力学性能的影响

采用新型超快速变换HPVP-TIG电弧焊接工艺进行2219-T87高强铝合金焊接,研究脉冲电流特征参数对焊接接头组织和力学性能的影响.结果表明,加入超音频脉冲方波电流(UPSWC)作用后,铝合金焊缝区显微组织由粗大柱状晶转变为细小等轴晶,在焊缝区内除了等轴树枝晶外,还存在一种呈带状分布的极细小等轴非枝晶组织,同时焊缝熔合区宽度明显减小,焊接接头抗拉强度和断后伸长率显著提高.在一定范围内增加脉冲电流幅值,提高脉冲频率,减小占空比,可增强组织细化作用,提高接头力学性能.与未加入UPSWC作用相比,脉冲电流幅值100A,脉冲频率40kHz,占空比20%时,接头抗拉强度和断后伸长率分别提高约22%和111%.

2219铝合金复合超音频脉冲VPTIG焊接工艺

分别采用常规VPTIG和超快变换复合超音频脉冲VPTIG焊接工艺对2219-T87高强铝合金进行焊接,通过X射线探伤、金相分析、接头力学性能测试等方法对焊接质量进行对比分析。结果表明,复合超音频脉冲VPTIG焊接工艺可有效减少甚至消除高强铝合金焊缝气孔缺陷,细化焊缝组织,显著改善和提高焊接接头性能。与常规VPTIG焊接工艺相比,在脉冲电流频率40kHz、占空比20%、脉冲电流幅值100A条件下,2219-T87焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提高约32%和138%。

航空航天高强铝合金材料应用及发展趋势研究

1航空航天用铝合金材料发展背景及现状铝合金作为一种较为成熟的轻质高强合金材料在航空航天中的使用量巨大,铝合金材料一般作为结构材料使用,比钢有更高的比强度和更优异的加工性能。航空航天领域主要发展高强、高韧性和耐腐蚀性强的铝合金材料以满足航空航天严苛的使用条件,应用比较多的为2000系和7000系铝合金,在高强铝合金的基础上进行工艺的改良和材料配方的改进,通过粉末冶金、喷射成型等创新的生产工艺发展性能更优异的轻质铝合金材料,开展铝基复合材料及超塑性铝合金材料相关研究。在轻质高强铝合金的发展应用过程中,应力腐蚀问题是伴随铝合金的整个应用发展史之中的主要问题,如何削弱或延缓高强度铝合金在使用过程中的应力腐蚀问题,成为铝合金应用过程中的主要难题。

喷射沉积铝合金材料研究现状与发展趋势

介绍喷射沉积技术的起源和发展,着重对Osprey工艺在国内外的研究状况进行较深入的讨论。根据目前喷射沉积技术的研究热点,主要介绍喷射沉积铝合金材料,如超高强/高韧铝合金、耐热铝合金、过共晶硅铝合金、电子封装Si-Al合金等新型高性能轻质材料的一些研究现状。展望了喷射沉积技术今后的发展趋势。

电流换向速率对2219铝合金VPTIG焊缝的影响

研究开发了一种适用于铝合金材料的新型超快速变换变极性方波电弧焊接技术,以2219-T87高强铝合金为试验对象,分别采用常规变极性和超快变换变极性TIG电弧焊接工艺,研究了变极性电流的换向速率对焊缝气孔敏感性和接头力学性能的影响.结果表明,提高变极性电流上升沿和下降沿的变化速率,减少电流过零时间,可显著降低2219-T87高强铝合金焊接接头的气孔敏感性,焊缝中气孔数量明显减少甚至消除;由于焊缝熔合区的软化问题,焊接接头抗拉强度和断后伸长率的增加幅度不大,分别提高了8.97%和12.6%.

7055高强铝合金筒形件多道次旋压成形精度与缺陷控制

7055铝合金兼具钢的高强度与钛合金的低密度,同时具有良好的耐腐蚀性,且成本远低于钛合金,可推广并应用至固体火箭发动机的制造领域。通过分析毛坯性能、材料可旋性和温度对7055高强铝合金材料的力学性能的影响,制定了合理的工艺试验方案,以研究该材料旋压成形精度以及缺陷控制方法。通过开展7055高强铝合金多道次旋压试验,得到了旋压温度对成形缺陷的影响规律,以及旋轮成形角、进给比对工件成形精度的影响规律。最终确定了成形精度最佳的温度区间为90~110℃,旋轮圆角半径为6 mm,进给比为0.40~0.45,实现了7055高强铝合金筒形件壁厚由8.0 mm至1.6 mm的多道次、大减薄量的旋压成形,为该材料应用于固体火箭发动机壳体的旋压成形奠定基础。

航天用7055高强铝合金热变形行为及热加工图

利用高温压缩试验研究航天用7055高强铝合金在温度为330、380、430、480℃,应变速率为0.001、0.01、0.1、1s^(-1)条件下的高温流变应力的变化。根据高温压缩试验数据,借助线性回归方法,拟合出7055高强铝合金的峰值流变应力本构方程和稳态流变应力本构方程。结果表明,在热压缩变形的开始阶段,7055高强铝合金的流变应力随着应变量的增加迅速增大至峰值,然后由于产生应变软化,其真应力随着应变量的增加降低,直至进入稳态流变阶段。当应变速率一定时,流变应力随着变形温度的升高而降低;当变形温度一定时,流变应力随着应变速率的增加而增大。建立了真应变为0.2时的热加工图,在成形温度为330~410℃,应变速率为0.001~0.05s^(-1)的区域,功率耗散系数大于20%,此范围为航天用7055高强铝合金较合理的工艺参数。

高强铝合金薄壁管材旋压制备技术

高强铝合金具有密度低、强度高、加工性能好及焊接性能良好等特点，被广泛应用干航天航空等领域。其中7055铝合金是新型高强铝合金中的杰出代表．7055铝合金是在7050铝合金基础上增加Zn和Cu的含量．降低了Fe和Si杂质的含量．开发出的一种新型铝合金。7055铝合金和7050铝合金相比强度更高．同时具有较强的断裂韧性。

7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术

以椭球形零件为例，介绍了7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术。采用有限元分析技术，对成形过程实施仿真，从而突破了零件壁厚均匀化、模具的设计、超塑成形工艺参数的优化等技术关键，采用CAD/CAM技术进行模具CAD/CAM设计和制造，实现(产品、工装)设计、工艺、制造三结合，所制造的某型号复杂薄壁件在形状尺寸精度、壁厚机械性能要求等方面均符合技术指标要求。