铝锂合金先进制造技术及其发展趋势

《铝锂合金先进制造技术及其发展趋势》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、铝锂合金先进制造技术及其发展趋势铝锂合金材料是近年来航空航天材料中发展最为迅速的i种先进轻量化结构材料，具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、疲劳性能好、耐腐蚀及焊接性能好等诸多优异的综合性能。用其代替常规的高强度铝合金可使结构质量减轻10旷20%,刚度提高15%〜20%,因此，在航空航天领域显示出了广阔的应用前景山"。然而，由于其成本比普通铝合金高、室温蜩性差、屈强比高、各向异性明显、冷加工容易开裂等，导致其成形难度大，目前只能成形较简单的零件，难以制造复杂的零部件，从而限制了其在结构部件方血的应用近年来，国外铝锂合金的研制和成形技术口渐成熟，不仅在军

2、川E机和航夭器上人量应川；而且民川飞机铝锂合金的川量也呈增加态势，如“奋进号”航天飞机的外贮箱、空客A330/340/380等系列飞机。在我国，由于铝锂合金熔铸工艺，板料轧制挤压技术不成熟，新型铝锂合金的开发研制相对落后，目前只在某些型号的航天器屮有少量应用。木文系统总结了铝锂合金近年来的发展状况以及国内外先迓成形技术在铝锂合金中的应川现状及其发展沿势，分析了铝锂合金研制和成形技术在我国的应用现状及与国际先进水平的差距，并指出铝锂合金在我国航空航天领域的应用前景。先进铝锂合金发展现状按照铝锂合金研制的历史进程和成分特点，可以将其划分成3个阶段，如表1所示Al

3、-Li合金分类及其发展发展阶段合金牌号研制年代研制国家分类1初期Scleron1924徳国Al-Cu-IJ-Mn第一代合金20201957美国BAa231961前苏联14201965前苏联中强型第二代合金209019S4美国高强型20911984法国Al-Li-Cu-Mg80W.809I1984英国Al-Li-Cu-Mg1441J450J4601989前苏联高强型第三代合金Welrklite(M9系列1989美国高可焊性2097.21971989美国高韧性2198.219690年代加拿大高强可焊第一阶段为初步发展阶段，该阶段的时间跨度大约为20世纪50年代至

4、60年代初。其主要代表为1957年美国Alcoa公司研究成功的2020合金，并将其应用于海军RA-5C军用预警飞机的机翼蒙皮和尾翼水平安定面上，获得了6%的减重效果&-前苏联在60年代成功研制了13An23合金。但这两款合金延展性低，缺口敏感性髙、加工生产困难等，无法满足航空生产及性能要求，未取得进一步的应用。20世纪60年代中期，迫于能源危机的压力，铝锂合金被重新重视，并进入了快速发展阶段，即第二阶段。在这一吋期，铝锂合金得到了迅猛发展和全而研究，其中具有代表性的合金有:前苏联研制的1420合金，美国Alcoa公司的2090合金，英国Alcan公司的809

5、0和8091合金等这些合金具有密度低、弹性模量高等优点，可川其替代航空航天器部分2xxx和7xxx铝合金。如前苏联在米格-29、苏-35等战斗机及一些远程导弹弹头壳体上采用了1420合金构件。第二代铝锂合金虽取得了令人嘱目的研究和应用成果，但是山于存在严重的各向异性，且塑韧性低、热暴露严重、韧性损失，人部分合金不可焊等，使其难以与7xxx铝合金竞争。20出纪80年代末期，以美国的Weldalite049系列合金为典型代表的第三代高强对焊铝锂合金相继被研发出來，并己成功应用于航空航天等领域中[5_，1]o目前，新型第三代铝锂合金向着超强、超韧、超低密度等方向发

6、展，其屮高强可焊合金和低各向异性合金的研究最多。此外，还研制出了具有各向同性、以颗粒或晶须SiC陶瓷为增强体的铝锂金属皋复合材料，其弹性模量达130GPa,成为在航空航天领域屮其他复合材料强有力的竞争者。我国铝锂合金的研究起步虽然较晚，但经过中南人学、北京航空材料研究院和西南铝业公司等卓有成效的工作，国产化1420、8090等铝钾合金己应用于航空航天领域。新型第三代铝锂合金的研究逐渐成熟，并成功试制出了2195合金的人规格薄壁挤压管材和板材：刊。随着国家对铝锂合金的重视，铝锂合金的研究工作逐年拓宽，并牛产出了小规格板材和型材的半连续铸造工艺研究⑺。目前我国已

7、经具备了铝锂合金的大规模研制与开发能力，这対我国航空航天工业先进结构材料的需求具有重要的意义。铝锂合金在航空航天中的应用及其发展趋势据统计，每减轻lkg结构重量可以获得10倍以上经济效益，所以密度较低的铝锂合金受到航天工业的广泛重视。铝锂合金己在许多航天构件上取代了常'规髙强铝合金。其中，美国的应川发展非常快，在航天工业上的应用尤为突出。洛克希徳・马丁公司利川8090铝锂合金制造了“人力神”运载火箭的有效载荷舱，减重182kgo1994年，为解决“奋进号”航天飞机外贮箱的超重问题，洛克希徳・马丁公司联合雷诺兹金属公司研发出新型2195材料以取代Z前的2219

8、合金。该合金的密度比2219合金的轻5%,而其强度则