苏联的铝锂合金

综述了苏联研制的铝锂合金系列,着重介绍了其中在合金成分和附加组元方面的特色以及稀土元素的系统研究和选择;提供了有关使用性能和工艺参数的数据,包括铝锂合金焊接性能的研究以及可焊铝锂合金的实际应用。对苏联的铝锂合金研究动向进行了初步归纳,其中包括铝锂合金树脂浸渍增强层压材料以及粉末冶金铝锂合金的研究。     

IM和RS／PM铝锂合金的界面力学阻尼

采用板片状试样的共振法，测定了同一成分的铸锭合金（ＩＭ）和快速凝固粉末冶金（ＲＳ／ＰＭ）铝锂合金的阻尼温度谱和频率谱。实验发现，在－１５０～＋４５０℃的测试温度范围内，ＲＳ／ＰＭ铝锂合金出现三个力学阻尼峰（分别在１２℃、２４０℃和４１０℃），并与此相对应地出现三次模量亏损；而ＩＭ铝锂合金则只出现两个阻尼峰。实验还发现，在１２～２４Ｈｚ的共振频率范围内，当频率较低时，ＲＳ／ＰＭ铝锂合金的阻尼远低于ＩＭ的；但当共振频率较高时，ＲＳ／ＰＭ铝锂的阻尼急剧增大。根据显微组织分析，讨论了存在于铝锂合金中的三类界面即相界、晶界和原始粉末颗粒间界（只存在于ＲＳ／ＰＭ合金中）对力学阻尼的影响。     

航空航天铝锂合金及其成形技术的研究现状和发展趋势

简述铝锂合金在航空航天领域的发展历程,归纳铝锂合金微合金化特点及性能。重点介绍超塑成形/扩散连接技术、搅拌摩擦焊、蠕变时效成形等铝锂合金构件的新型制造技术,并对铝锂合金在航空航天领域的发展趋势进行小结和讨论。     

高韧性铝—锂合金

目前的铝—锂合金,虽然密度比常规的铝合金低,但在同样的强度条件下,却很少能有与之相对应的韧性。这一缺陷阻碍了铝—锂合金对常规铝合金的取代。最近研制出的4种有专利权的铝—锂合金,是想使其具有较高的抗应力腐蚀断裂(SCC)性能。在相似的强度条件下,它们也具有比工业用铝—锂合金或常规铝合金高得多的抗冲击能力。初步实验表明,这些合金的短的横切口(L-S切口)处断裂韧性和抗SCC性能与工业用铝—锂合金相比均有所提高。预计这种可能获得的突破会有助于航空航天工业中铝—锂合金对常规2000和7000系列铝合金的取代。     

铝锂合金的内耗研究

研究了铝锂二元和五元合金的内耗。采用倒扭摆法,测定了不同热处理和时效状态的铝锂合金在升温和降温过程中的内耗和剪切模量。测量频率为0.3～5.0Hz。观测到了铝锂二元和五元合金中各自不同的内耗峰(即晶界内耗峰,Ke Peak)。实验表明,与纯铝和传统的铝合金相比,铝锂合金葛峰的峰高值比较低,并且对应葛峰的温度较低。根据晶界粘滞性滑动模型,上述实验结果可以归因于溶质原子Li及其沉淀相δ′(Al_3~(?)Li)和凸(AlLi)对晶界滑动的阻尼。还对铝锂合金在不同热处理状态下的显微组织结构进行了透射电镜观察。     

铝锂合金的可焊性

与常规铝合金相比,铝锂合金刚度高、质量轻,因此铝锂合金用于飞机、航天飞行器的结构和火箭发动机壳体大有前途。但在实际制造过程中,有一部分结构需要焊接,而目前主要的焊接方法有气体钨电弧焊接(GTAW)和气体金属电弧焊接(GMAW),但是这些铝锂合金的可焊性程度如何呢?     

铝锂合金疲劳裂纹萌生寿命和短裂纹扩展抗力

综述了近期国内外铝锂合金疲劳裂纹萌生和短裂纹扩展行为的研究进展,包括铝锂合金的热处理、微观结构、微观形变行为等与疲劳裂纹萌生寿命、短裂纹扩展抗力的内在联系,较详细论述了裂尖屏蔽理论。作者还用自己有关铝锂合金疲劳短裂纹扩展方向效应和非扩展倾向的研究结果,对该类合金疲劳裂纹萌生寿命、短裂纹扩展抗力与疲劳寿命不对应作出了理论解释。     

轻型铝-锂合金的焊接

由于与相当强度的普通铝合金比较,铝中加入锂能降低密度,提高刚度,因而铝-锂合金在航天工业部门已引起了广泛的兴趣。本文对公开发表的焊接铝-锂合金的结构和性能资料做一简要的综述。概括了这类轻型合金用熔极氩弧、钨极氩弧、电子束和激光束焊接的特性。这些合金看来似乎易于熔焊,但易于产生气孔、裂纹、未熔透及接头强度系数低等问题。热处理对接头强度系数的影响也是很显著的。用激光焊接可以消除普通焊接方法带来的一部分问题。激光焊接表明,表面软化程度较低,不产生气孔,具有较高的接头强度系数。资料建议如要将铝-锂合金焊接结构迅速应用到许多工业部门,则必须集中研究性能评价的更综合更系统的方法。     

铝锂合金的阻尼行为

首次研究了铝锂合金的阻尼特性,对四元铝锂合金的阻尼温度谱、频率谱和振幅谱取得了明确的认识。分析了阻尼的起因,特别对第二相沉淀体引起的阻尼现象作了研究。指出位于240℃附近的δ阻尼峰是应力诱导下δ′相界面运动的结果。文中还指出了合金弹性模量与阻尼行为的矛盾关系。     

8091 铝锂合金锻造淬火件的组织与性能

探索了高温锻造淬火工艺对８０９１铝锂合金组织与性能的影响，并与胎模锻造以及胎模锻造加模压预变形工艺做了对比。结果发现，高温锻造淬火工艺能使８０９１铝锂合金获得良好的强韧性，并简化了成形工艺。     

航天飞机的新型铝锂合金外贮箱

航天飞机的新型铝锂合金外贮箱早在８０年代初设计自由号国际空间站时，就发现其重量超过了航天飞机的承载能力，因此需要减轻航天飞机的结构重量。ＮＡＳＡ采用马丁公司新研制的“Ｗｅｌｄａｌｉｔｅ”２１９５铝锂合金作为航天飞机外贮箱的材料。这种合金的成分中含有１...     

2090-T8E48铝-锂合金抗弹性能评定研究

<正> 铝-锂合金的工业生产可追溯到本世纪五十年代中期,当时美国的ALCOA公司首次正式推出了牌号为2020的合金,目的是用于制造飞机骨架。但由于该合金加工困难,断裂韧性低,制品可靠性差,终于在六十年代末期被迫停产。但近些年来,随着航天事业的飞速发展和对比现有铝合金重量更轻、刚性更好的新型合金材料的迫切要求,铝-锂     

液态动压实铝-锂合金的轧制致密化与性能

研究了热轧对经液态动压实工艺制备的铝-锂合金致密化和力学性能的影响。结果表明,经45％～50％的压下量热轧后,液态动压实铝-锂合金可完全致密化,然后进一步轧制可使合金晶粒或亚晶粒细化,提高合金的力学性能。根据高温变形有利于弥合沉积组织的孔洞,低温变形有利于形成未再结晶织织,提出在高温下轧制使合金致密化,再在低温轧制以提高合金性能的工艺路线。     

有色金属

<正> 今年的有色金属技术预测包括铝、钛、镁、铜、镍、锌、铅及其合金方面的进展。处于铝技术最前面的是新型铝-锂合金。由于锂的加入,使合金的密度减小而刚度增加。所以,有人报导用这种合金制造某些飞机零件,可以减少重量百分之十五。 钛方面的显著进展是生产出高纯电解提纯钛,可用在电子仪器方面,制造出电子束精炼低夹杂含量合金,考虑用在航天部件上。     

新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析(下)

铝锂合金是下一代运载火箭和航天飞行器的重要轻合金结构材料,美、俄两国在航空航天飞行器上有２０多年的使用经验。综述了两国合金技术的发展、技术和应用情况,并分析比较了成功的原因和现状。     

新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析(上)

铝锂合金是下一代运载火箭和航天飞行器的重要轻合金结构材料，美、俄两国在航空航天飞行器上有２０年多年的使用经验。本文综述两国这种合金的发展、技术和应用情况，并分析比较了成功的原因和现状。     

AA2195-AZ31B搅拌摩擦焊温度与残余应力场的数值模拟

针对AA2195铝锂合金和AZ31B镁合金,基于耦合欧拉拉格朗日（coupled eulerian-lagrangian,CEL）方法,结合有限元分析软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊对接过程的有限元模型。同时,对焊接过程中的动态温度场及焊后残余应力场的分布进行了研究。结果表明：焊缝区域应力以纵向应力为主,最大残余应力在AA2195铝锂合金侧。垂直于焊缝的截面纵向应力呈“M”形分布,最大值约为220 MPa,双峰之间存在倒“V”形。焊接过程中温度变化趋势与应力循环曲线负相关。此外,针对2 mm厚的AA2195铝锂合金和AZ31B镁合金板材进行了搅拌摩擦焊试验,用盲孔法对焊后残余应力进行测试,验证了模型的准确性。     

稀土元素Y对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金抗氧化性能的影响

研究了稀土元素Y对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金高温抗氧化性能的影响。结果表明,加Y和不加Y的合金氧化增重均符合y=kt~n+A规律,但加Y后,合金氧化增重明显减小,即Y改善了铝锂合金的高温抗氧化性能。     

5米级铝锂合金瓜瓣搅拌摩擦焊接工艺及组织性能研究

针对5米级铝锂合金箱底瓜瓣进行了搅拌摩擦焊接工程应用研究,探究了8mm厚2195-T8铝锂合金空间曲面长焊缝搅拌摩擦焊工艺特性,分析了接头组织性能。结果表明,选用圆锥螺纹+3个斜面结构的搅拌针,转速为300～500r/min,焊接速度为80～120mm/min,采用原位铣切、轨迹拟合、多点定位及正式焊工艺实现了2195铝锂合金瓜瓣高质量搅拌摩擦焊,接头成形良好,内部无缺陷,常温及-196℃低温条件下接头性能分别为抗拉强度406.5MPa、516.7MPa,延伸率6.6%、10%,达到母材性能的70%以上。     

航天运载器贮箱结构材料工艺研究

美国运载火箭低温料燃料贮箱材料２０１４,２２１９都是３５年以前设计的,材料已经过时。用新的２１９５超高强度锂合金成功地制造了航天飞机大型ＬＨ２、ＬＯ２贮箱,减轻重量３４０５ｋｇ。论述了美国Ｗｅｌｄａｌｉｔｅ０４９系列超高强度铝锂合金迅速发展的研制特点,材料的力学性能,设计要求,主要结构的成型工艺和焊接工艺。