喷射成形超高强铝合金“T”型接头成形工艺研究

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1、喷射成形超高强铝合金“T”型接头成形工艺研究韩瑛1(1．首都航天机械公司n▲～敖洪峰’成国兴1孙剑飞2章启峰1许可人’史彦峰3北京100076；2．哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨1500013．中航技进出口有限责任公司，北京100101)摘要：采用喷射成形AI-Zn．Mg．Cu系超高强铝合金制造了“T”型接头锻件，利用Deform软件对成形过程中的温度场及材料的流动状态进行分析，并进行了试验验证，获得了合理的锻造工艺与最佳的热处理工艺，分析了成形后零件的力学性能。关键词：喷射成形；铝合金；等温成形；接头SprayFormingofUltraHighStrength

2、Aluminum‘‘T’’-jointFormingTechnologyHanYin91AoHongfen91ChengGuoxin91SunJianfei2ZhangQifen91XuKerenlShiYanfen93(I．CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076：2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001；3．ChinaNationalAero—technologyImport＆ExportCorpo

3、ration,Beijing100101)Abstract：SprayformingtechnologyisappliedforAI-Zn—Mg·Cuseriesofultrahighstrengthaluminum‘叮”typeconnectorforgings．TemperaturefieldandstateofthematerialflowareanalyzedbyDeformsoftwarefortheformingprocess．andatestverificationisalsoconducted．Reasonableforgingprocessandoptim

4、alheattreatmentprocessareobtained,andmechanicalpropertiesafterformingareanalyzedaswell．Keywords：sprayforming；AIalloy：isothermalforming：connector1引言近些年来，在7XXX系超高强铝合金研究的基础上，利用喷射成形技术从合金成分、工艺研究、热处理等方面开展工作，研制出具有高强度以及其它优良综合性能的新一代高性能铝合金已经成为国外研究的重要课题和领域⋯。随着航天技术的发展，产品朝着高强高韧、轻质化方向发展，对铝合金的性能提出了越来越高的要

5、求。7X)。(系超高强铝合金成为可选择的重要结构材料之一，而对于喷射成形超高强铝合金来说，由于国内外利用喷射成形方法制备该系合金的时间很短，对喷射成形超高强铝合金还没有得出较为完善的性能评价结果，导致实际工程应用较少。本文在数值模拟和物理模拟实验的基础上，研究了喷射成形超高强铝合金接头锻件的成形工艺方法，并对其组织性能进行评价，以满足航天产品使用性能的要求，具有较强的实际意义。2航天接头产品特点铝合金接头锻件是航天产品结构中的重要连接件，在工作过程中受力复杂，是集高筋薄腹为一体的典型复杂构件，模型如图1所示。采用传统机械加工的方法生产时，不仅时间长、费用高，且由于切削加工时

6、零件的金属流线组织被切断，导致零件的性能，特别是疲劳性能大大降低。采用闭塞式成形的方法．通过一次成形直接获得无飞边作者简舟：韩瑛(1972一)．高短工程师，锋造专业；研究方向：材料工程．收稿日期：201l—07。204的接头锻件，使零件的流线沿几何外形分布，可避免3实验材料及方法上述问题。图1航天接头锻件示意图利用哈尔滨工业大学的超音速雾化沉积设备制备实验所需的超高强铝合金坯锭，沉积锭加工去氧化皮后，采用东北轻合金铝业有限公司卧式挤压机挤压成棒材，挤压温度为390～400℃，挤压速率为1～2mm／s，挤压比为15：1，挤压后的棒材空冷至宝温。原料的化学成分如表1所示。表1超

7、高强铝合金原料化学成分％128220128017原料成分3．．余量本文数值模拟采用美国SFTC公司开发的Deform软件系统，该软件己在美国、日本、德国等国的实际工业生产和科研中得到大量的成功应用，并获得世界同行的公认。成形后锻件在HV-1000Z型数显显微硬度上进行维氏硬度测试，每个试样至少测试6个点。拉伸试样按照国标《金属拉伸实验方法》的规定执行，拉伸速率为2ram／rain，引伸计标距为10mm，测试试样室温抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能测试。微观组织观察在HitachiS-4700和HitachiS-