铝合金厚板的强韧化
发布时间:2012-11-05 06:05
作者:互联网
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工业上通常把厚度大于6mm的
铝合金板材称为
厚板。高强高韧
铝合金厚板是航空、航天以及军事领域的重要材料,在国家的军事、政治和
经济中占有重要的
战略地位。高性能铝合
金厚板作为主要承力构件,其使用比例占飞机上总的
铝材用量的35%~50%。在新一代军用飞机中,由于复合材料和
钛合金用量的增加,铝合金的总用量有所减少,但高性能铝合金厚板的用量却增加了。我国正在大力发展宇航事业,对高性能铝合金厚板的
需求越来越迫切,并急需在国内建立一套从研制到开发并能批量
生产的独立自主的完整体系。与铝合金
薄板、挤压件、锻件等
产品形式
相比,高性能铝合金
拉伸厚板制备技术有如下几个特点:(1)因高
强度铝合金塑性较差,故铝合金厚板一般只能通过
热塑性加工而成形,而不能采用
冷轧实现最终成形;(2)因厚向尺寸大而难以实现95%以上的连续大变形,故实现合金的组织细化与均匀化有很大难度;(3)
淬火过程
中厚板内存在较大的温度梯度,会形成较高的
宏观残余
应力,故铝合金厚板必须采用拉伸方法进行
矫直和降低残余应力。铝合金厚板的强韧化,主要有以下途径:(1)
调整合金中的主要合金元素含量以及各
组元的比例,添加微量过渡族元素以及
稀土元素,从而改变合金中各种化合物的比例和合金的物理性能,以开发出对应各种不同
需要的新型合金。例如,在Al-Zn-Mg-Cu合金中添加Sc元素,既可以细化晶粒,又能显著提高合金的强度。研究表明,添加0.1%Sc,铝合金强度可以提高10~20MPa。Sc对铝合金的耐
腐蚀性能、
焊接性能也都起有益的作用。近年来,俄罗斯采取向Al-Zn-Mg合金中同时添加Sc和Zr的方法,开发了抗
疲劳性能、
焊接性能和
韧性优良的高强铝合金。(2)进一步减少Fe,Si等各种杂质含量,提高合金的纯度,
改善高强铝合金的断裂韧性,抗疲劳性能和抗应力腐蚀开裂性能以及抗铸造
裂纹能力。研究表明,当Fe,Si含量均小于0.1%时,上述性能会大幅度提高。(3)采用新
工艺。例如,利用有模低频
电磁铸造技术可以使基体
固溶更多的合金元素,使Al-Zn-Mg-Cu合金中的Zn含量超过10%,总合金元素含量超过15%,达到开发出强度稳定超过700MPa的新型超高强铝合金。又如,采用在
过烧温度以上的高温均匀化
退火工艺,可使残留的非平衡相和
时效强化相最大限度地固溶到基体中并均匀分布,提高固溶处理后
固溶体的过饱和度,从而提高时效强化效果。另外,采用先进的熔体净化和变质处理技术,可以解决
铸锭冶金质量不高的问题。美国Almex
公司研制开发的新型铝熔体净化
系统,除氢率可达75%以上,可除去99%的
粒度大于20μm的
夹杂物。此外,微量元素和Ti,B等变质剂的加入,可以影响铸锭中一次粗晶化合物的形成,进而影响其在组织中的存在形态和分布,对合金性能产生影响。(一员)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。