新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析_上_
新型材料在航空航天领域的应用研究
新型材料在航空航天领域的应用研究一、引言随着工业化和科技革命的发展，新型材料的应用越来越广泛。
特别是在航空航天领域，新型材料的应用已经成为提高飞行安全和效率的关键。
本文将从航天器、发动机、机身及飞行控制系统等角度出发，探讨新型材料在航天领域的应用研究。
二、航天器材料1.轻质材料的应用基于航天器在空间中运动受到的引力和空气的作用力很小，轻量化已成为设计航天器的重要原则。
因此，轻质材料的应用已成为一项非常重要的发展方向。
航空航天领域的轻质材料主要包括铝合金、钛合金、高强度碳纤维复合材料等。
其中，碳纤维复合材料已成为轻量化的首选材料。
2.其他材料在航天器材料领域，还有一些其他的新型材料也正在得到应用。
比如氧化陶瓷材料，可以有效地保护空间舱壁，抵御高速空间碎片的撞击；另外，热防护陶瓷材料，可以有效地抵御高速的空气烧蚀和星际尘埃的磨损。
三、发动机材料1.高温合金在航空发动机设计中，高温合金是常用的材料之一。
高温合金具有良好的高温性能和耐腐蚀性能，可以使发动机具备更高的耐久性和可靠性。
2.复合材料航空发动机中的复合材料主要用于管道和泵壳等部件的生产。
相比传统的材料，复合材料具有高强度、轻重量、耐热性良好等特点。
四、机身材料1.碳纤维材料机身是飞机的重要结构部件，其中碳纤维材料已经应用广泛。
碳纤维具有高强度、高刚度、轻量化等特点，可以减轻机身重量，提高飞机的安全性和燃油效率。
2.金属玻璃材料作为新型材料，金属玻璃材料具有高强度、强韧性、耐延展性等特点。
在飞机制造中，金属玻璃材料可以替代钛合金等材料，提高机身抗疲劳和耐腐蚀性能。
五、飞行控制系统材料1.压电材料压电材料是指通过外力作用产生电场或通过电场作用产生机械变形的材料。
在飞行控制系统中，压电材料可以用来制造传感器、执行器或减震器等重要部件，可使系统更加灵活和高效。
2.光纤传感器光纤传感器是一种基于光学原理的传感器，可以广泛应用于飞行控制系统中。
光纤传感器具有高精度、高抗干扰性、远距离传输等特点，在飞行控制系统中可以用于测量飞机的姿态、速度、气动力等参数。
新型金属材料的研究及其在航空航天领域的应用
新型金属材料的研究及其在航空航天领域的应用随着科技领域的不断发展，新型金属材料的研究成为了一个热门的话题。
这些材料的特性不仅可以提高机器的强度，还可以改善机器的重量和使用寿命等关键性能。
在目前的科技领域中，其在航空航天领域的应用格外重要。
本文将从新型金属材料的定义、分类、研究进展及其在航空航天领域的应用这四个方面进行论述。
一、新型金属材料的定义和分类金属材料指的是一种需要在高温环境下进行生产和加工的材料类型。
通常，这些材料由多种金属元素组成，形成不同的化学成分。
新型金属材料不仅具备传统材料的硬度和韧性，还拥有更好的性能和更低的密度。
新型金属材料通常分为三个主要类别。
第一个类别是高强度材料。
这类材料具有很高的强度和韧性，能够承受高压密度，同时保持较轻的重量。
第二个类别是高温材料。
这类材料可以在高温环境下工作，并保持其机械性能，无论在空气或气体环境下，都可以保持其稳定性和可靠性，适用于高温部件制造。
第三个类别是特殊材料。
这类材料传统材料无法满足的特殊要求，如导电性能，磁性能，防腐能力等。
二、新型金属材料的研究进展目前，大量的工作已经在新型金属材料的研究方面进行。
这些工作的主要目的是提高材料的强度和重量比例，降低成本和提供更多的特殊应用。
在这些工作中，一些非常有前景的材料种类已被建立起来。
一类研究重点是耐高温合金材料的研究。
利用先进的制造技术，科学家们不断改进处理和制备方法，大大提高了这种材料在航空航天领域的适用性。
此外，新型高速钢的发展和应用也极为突出。
第二类研究的重点在于轻量化金属材料的开发，这些材料可广泛应用于高速飞行器和火箭等设备上。
例如新型钛合金的最大特征是密度较低，但具有相当高的强度和优异的塑性。
另外一些金属材料，如镁合金、铝合金等也广泛应用于飞机机身的制造。
三、新型金属材料在航空航天领域的应用新型金属材料在航空航天领域应用的特点是能够承受高压力和高温，减轻重量和降低成本。
例如，新型钛合金和镁合金可用于航空航天发动机的风扇叶片、燃气轮盘和燃气喷嘴等关键零部件。
运载火箭箭体结构制造技术发展与应用
运载火箭箭体结构制造技术发展与应用姚君山1蔡益飞2李程刚3上海航天设备制造总厂200245上海航天技术研究院科研一部200235上海航天系统工程研究所201100摘要：本文综述了国内外运载火箭箭体结构材料、制造技术的发展和应用现状，重点阐述了国内外箭体结构成形、网格壁板加工、连接技术的发展现状和最新研究进展，指出了我国在箭体结构高可靠绿色制造技术方面与国外的巨大差距，为我国新一代运载火箭箭体结构制造技术的选用和发展提供了借鉴和指导。
/ 、八1. 前言运载火箭由增压输送动力系统（含发动机）、箭体结构、有效载荷和遥测控制等系统构成。
其中箭体结构承载了所有的载荷和推进剂，主要包括推进剂贮箱、级间段和整流罩等舱段。
箭体结构的可靠性直接决定运载火箭的可靠性，而又以推进剂贮箱的制造质量最为关键。
从国内外运载火箭的发展来看，箭体结构材料已从第1代铝镁合金5086、AMT6（红石、丘辟特），第2代铝铜合金2014、2219（大力神、阿波罗、航天飞机）发展到第3代铝锂合金：川。
其发展趋势是结构材料的比强度、比刚度和比断裂韧性越来越大，箭体结构的效率和可靠性越来越高。
箭体结构制造技术的发展经历了“追求合格率”、“追求制造质量和效率”、“追求制造质量、效率和绿色环保”三个阶段。
其趋势是由开始阶段手工作坊式的“粗制滥造”，逐渐向“精益制造”和“高可靠绿色制造”方向演进和发展。
箭体结构高可靠绿色制造技术的兴起所带来的显着效益是：1、箭体结构（尤其是推进剂贮箱）的结构可靠性得到阶跃式提高；2、制造过程显着降低能耗、“三废”排放大幅降低甚至零排放，对人体健康的危害大幅降低或消失；3、箭体结构实现优质高效的精益制造和“保形”制造。
其中，高速数控铣削+等距压弯净成形、双向拉伸近净成形、整体旋压+后热处理、数控搅拌摩擦焊和搅拌摩擦点焊等技术是最具代表性和最有发展前景的箭体结构高可靠绿色制造技术。
2. 箭体结构和相关制造技术如图1所示，箭体结构主要由推进剂贮箱、整流罩、级间舱段、增压管路等组件构成。
航空航天工程中的材料研究与应用
航空航天工程中的材料研究与应用一、引言航空航天工程作为当今科技领域的重要组成部分，对材料的要求非常高。
航空航天材料研究与应用的发展，直接影响着飞机和航天器的安全性、性能和寿命。
本文将着重探讨航空航天工程中的材料研究与应用，分为以下几个方面进行讨论。
二、金属材料在航空航天工程中的应用1. 高温合金高温合金是航空航天工程中常用的金属材料之一。
由于航空发动机工作温度高达数千摄氏度，对材料的高温性能要求极高。
高温合金具有良好的耐腐蚀性、高温强度和抗氧化性能，能够在极端条件下保持稳定的性能。
2. 轻合金航空航天工程对材料的轻量化要求较高，轻合金因其具有轻质、高强度和良好的可塑性等特点，被广泛应用于航空航天工程中。
常见的轻合金材料包括铝合金和镁合金等，能够在保证强度的同时减轻航空航天器的重量。
三、复合材料在航空航天工程中的应用1. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种具有高强度、高刚度、轻质化和尺寸稳定性等特点的材料。
在航空航天工程中，碳纤维复合材料常用于制造飞机机身、翼面和航天器外壳等部件。
其优越的性能使得航空器具有更高的飞行速度和更长的使用寿命。
2. 玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料是一种价格低廉、机械性能良好的材料。
在航空航天工程中，玻璃纤维复合材料常用于制造航空器的内饰和隔热装置等部件。
其良好的绝缘性能和抗热性能使得航空器在高温环境下具有更好的保护能力。
四、陶瓷材料在航空航天工程中的应用陶瓷材料具有高温抗氧化、耐腐蚀和低密度等特点，在航空航天工程中有着广泛的应用。
1. 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀和抗氧化的材料，能够在高温和极端环境下保持稳定的性能。
在航空发动机和航天器燃烧室等高温部件中广泛应用，能够有效提高航空器的整体性能。
2. 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷是一种高强度、耐磨损和耐高温的材料，适用于制造航空器的复合材料和隔热材料等部件。
其轻质化和高强度的特点能够有效提高航空器的飞行性能和使用寿命。
轻合金材料
轻合金材料轻合金材料是一种重要的功能性材料，具有较低的密度和较高的强度和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
本文将就轻合金材料的特性、应用及未来发展进行探讨。
轻合金材料是由两种或两种以上金属元素组成的合金，具有比普通金属低密度的特点。
常见的轻合金材料包括铝合金、镁合金和钛合金等。
相比于传统的钢材和铸铁，轻合金材料具有更轻的重量，这使得使用轻合金材料制造的产品更加节省能源，并提供更高的运行效率。
此外，轻合金材料还具有较高的强度和耐磨性能，使其在一些极端工作环境下具备更好的表现。
轻合金材料在航空航天领域中具有广泛应用。
航空器的结构材料要求具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点，轻合金材料能够满足这些要求。
例如，部分飞机的外壳和结构骨架采用铝合金材料制造，能够显著减轻飞机的整体重量，提高燃油效率。
此外，轻合金材料还可以制造航天器中的发动机、燃料箱和导弹等部件，用于增加载荷和提高工作性能。
汽车工业也是轻合金材料的重要应用领域。
随着汽车工业的快速发展，轻量化已成为汽车设计的重要趋势。
轻合金材料在汽车制造中呈现出较好的应用前景。
例如，铝合金材料在汽车车身和引擎部件的使用，可以大大降低车辆的重量，提高燃料效率和行驶性能。
同时，轻合金材料还具有良好的可塑性和可加工性，能够满足设计师的多样化需求，使汽车的外观和功能得到更好的发挥。
此外，轻合金材料还在电子、建筑和体育器材等领域得到广泛应用。
例如，轻合金材料可以制造电子设备中的外壳，提供较好的电磁屏蔽性能和导热性能，保证电子器件的正常工作。
在建筑领域，轻合金材料可以用于制造外墙和屋顶装饰材料，减轻建筑负荷，提高建筑物的安全性能。
在体育器材领域，轻合金材料可以制造高强度、轻量化的运动器材，提供更好的操控性能和舒适感。
未来，随着科学技术的不断进步，轻合金材料的研究和应用前景将更为广阔。
一方面，将不断提升轻合金材料的强度和耐腐蚀性能，以满足更高要求的应用场景。
高强度轻质材料在航空航天中的应用与研究
高强度轻质材料在航空航天中的应用与研究随着科技的不断进步，人们对航空航天行业的要求也越来越高。
而高强度轻质材料的应用正是航空航天行业不可或缺的一部分。
本文将探讨高强度轻质材料在航空航天中的应用与研究现状。
首先，我们来探讨一下高强度轻质材料的定义和分类。
高强度轻质材料指的是那些具有较高强度和较轻重量的材料，常见的有铝合金、复合材料和高分子材料等。
这些材料具有高强度，能承受较大的载荷，在航空航天中发挥着重要作用。
铝合金是最常见的一种高强度轻质材料，它具有较高的强度和良好的可塑性。
在航空航天领域，铝合金广泛应用于飞机机身、机翼和发动机零部件等。
这些部件需要具备较高的强度和刚性，同时又要保持相对较低的重量。
铝合金不仅可以满足这些要求，还具有良好的加工性能，使得飞机的制造更加便捷和经济。
复合材料是另一类重要的高强度轻质材料，在航空航天领域得到了广泛应用。
复合材料由纤维增强树脂基体构成，具有高强度、轻重量和优异的热性能。
例如，碳纤维增强复合材料在航空航天中被广泛用于制造飞机机身和直升机旋翼。
相较于传统的金属材料，碳纤维增强复合材料具有更高的强度和刚性，可以减少飞机的自重，提高飞行性能，降低燃油消耗。
高分子材料也是航空航天领域常用的一种高强度轻质材料。
它具有较高的强度和优异的耐腐蚀性能。
例如，聚合物基复合材料广泛应用于太空航天器的制造。
太空航天器需要承受极端的温度、压力和辐射等环境，而聚合物基复合材料能够有效抵御这些恶劣条件并且保持结构的完整性。
除了上述提到的常见材料外，还有许多新型高强度轻质材料在航空航天领域的研究中被广泛关注。
例如，金属泡沫材料、纳米材料和仿生材料等，它们都具有独特的物理性能和潜在的应用价值。
航空航天工程师们正不断探索并尝试将这些新型材料应用于飞机、卫星和航天器的制造中，以满足未来航空航天技术的需求。
综上所述，高强度轻质材料在航空航天行业中发挥着至关重要的作用。
铝合金、复合材料和高分子材料等已在实践中得到了广泛应用，并取得了显著的成果。
面向航天应用的新型材料研究及应用
面向航天应用的新型材料研究及应用随着航天技术的不断发展，对材料的需求也日益增加。
在航天应用中，性能卓越的材料能够提供更好的结构和机能，从而使航天器更可靠、高效、轻型和安全。
针对这种需求，科学家们不断寻找和研究新型材料，以满足航天工程的要求。
本文将探讨面向航天应用的新型材料研究及应用。
一、碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种重要的航天应用材料，它的使用已经被广泛应用在航天器中。
该材料获得良好的性能是因为它是一种高强度材料，可以承受高温和高压力的作用。
在航天应用中，碳纤维复合材料用于制造航天器的热保护系统，例如，耐高温的卫星光盘喷涂、数字抑制线和其他经受高温冲击的航天器部件等。
这一材料还用于制造复合气缸，由于其高强度、高刚度和优异的材料性能，可以大大降低航天器的减重。
二、新型航天陶瓷尽管热加固玻璃是航天器热保护材料的较常规的解决方案之一，但研究人员在探索新材料用于航天应用中，并发现使用陶瓷制成的热保护材料可以产生更好的结果。
新型航天陶瓷是一种以高熔点和高強度的材料，可以承受高温和高飞行速度下的物理冲击，因此，它成为了制造航天器的优选材料之一。
新型航天陶瓷具有高功效、更晶质化以及更高的强度和刚度，优异的发射热性能是其最大特点之一，具有广阔的应用前景。
三、航天金属材料在航天应用中，金属材料主要用于制造航天器的结构和机体部件。
利用先进制造技术对金属材料进行改良，优化纯金属的物理特性，提高材料强度和刚度，同时减轻质量。
这一研究成果可以产生极好的效果，因为它可以制造出更加轻复、有效，并且更加智能的航天器。
在航天器制造的实际应用中，项目设图为其标准开发的金属合金材料，实现了既高效又环保的飞行器制造。
四、航天复合材料航天应用中，还有一种备受关注的材料是航天复合材料。
它的应用范围十分广泛，市场需求每年都在增加。
特别是，一些高端、先进的技术对这一材料有极高的要求。
航天复合材料具有许多优良的性能，例如轻重比优良，强度高，寿命长。
轻量化材料在航空航天中的应用
轻量化材料在航空航天中的应用随着航空航天技术的发展，轻量化材料在航空航天领域中的应用越来越广泛。
轻量化材料为航空航天行业带来了许多优势：降低了航空器的重量，提高了燃油效率，增加了载荷能力等等。
本文将围绕着轻量化材料在航空航天中的应用来展开。
一、轻量化材料的种类在航空航天中，轻量化材料主要有以下几种：1. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种重要的轻量化材料。
它由碳纤维和树脂等多种材料组成，具有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等特点。
因此，碳纤维复合材料被广泛应用于飞机、卫星、导弹等航空航天领域中。
2. 铝合金铝合金是一种轻量化的金属材料。
它具有重量轻、热导率高、腐蚀性小等优点，同时还具有良好的加工性能。
因此，在航空航天中，铝合金被广泛应用于飞机、火箭等航空器的结构零件中。
3. 磁悬浮材料磁悬浮材料是一种新型轻量化材料。
它由永磁体和超导体等材料组成，具有重量轻、减震效果好、速度快等特点。
因此，在高速列车和飞行器中，磁悬浮材料被广泛应用。
4. 其他材料除了以上三种材料，还有许多其他材料也被应用于航空航天中。
例如，陶瓷材料具有高温抗性、耐磨性等特点，因此被应用于引擎部件中；聚合物材料具有重量轻、机械性能好等优点，因此被应用于飞机内部的部件中。
二、轻量化材料在航空航天中的应用1. 飞机在飞机中，轻量化材料被广泛应用。
例如，碳纤维复合材料在飞机中应用的领域主要有翼面板、垂尾和尾翼等部件。
此外，铝合金也被应用于飞机的结构零件中。
在未来，磁悬浮材料的应用也可能会进一步扩展，例如在飞机的悬挂系统中。
2. 卫星卫星是一种需要轻量化的航空器。
因为卫星需要到达高空轨道，所以必须具备良好的速度和载荷能力。
因此，在卫星的结构中，碳纤维复合材料被广泛应用于外壳和盖板等部件。
此外，磁悬浮材料也被应用于卫星的姿态控制系统中。
3. 火箭火箭是一种需要极高载荷能力的航空器。
因此，在火箭的结构中，铝合金被广泛应用于发动机固定支架等部件。
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新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析(上)α夏德顺(北京长征科技信息研究所,北京,100076)摘要 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。
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。
关键词 铝锂合金,轻合金,结构材料,航天材料。
The Application and Analysisof New Light Alloys in Aerospace Vehicle(1)Xia Deshun(Beijing Long March Scientific and Technical Information Institute,Beijing,100076)Abstract Aluminum2lithium alloys are important light structural material for next generation of launch vehicle and aerospace vehicle.America and Russia have used the material in aerospace vehicle for over20years.In this paper the development,techniques and application of the material in the both countries are reviewed,and their successful reasons and current status are analyzed.Key Words Aluminum lithium alloy,Light alloy,Structural material,Aerospace material.1 前 言 高性能飞行器的发展取决于新型材料、先进的设计和现代的制造技术。
由于航空航天结构要求用的材料性能具有密度低、强度高、弹性模量高、断裂韧性高、抗疲劳、抗腐蚀和抗氧化等特点,所以材料和制造工艺是空间飞行器发展的关键技术之一。
在航空航天工业中,高比强度和高比刚度材料是设计和材料科技工作者追求的重要指标,而铝锂合金能满足这种要求。
铝锂合金低温力学性能很好,其强度、断裂韧性、屈服强度、疲劳性能都是随着温度的降低而提高;它有良好的超塑性,可以制成形状复杂、难以成形的零件,减少劳动强度和减轻结构的重量。
它加工不需要新的生产设备,仍旧可以采用原来铝合金的生产设备,可以节省可观的设备费用。
铝锂合金高的比强度、比刚度是传统铝合金无法比拟的,完全可以代替目前使用的高强度2219铝合金制造运载火箭和航天飞机的低温燃料贮箱,因此受到航天航空工业界的重视。
在国外,一些先进工业国家如俄、美、英、法已经开展了广泛的研究应用,并取得了很大的成绩,即使发展中国家如印度、巴西和阿尔巴尼亚等国也积极投入研究。
铝锂合金发展到今天,不2000年第4期总第246期导弹与航天运载技术MISSILES AND SPACE VEHICLESNo.42000Sum No.246α收稿日期:2000201210,该项目曾获得部级科技进步二等奖夏德顺:男,58岁,高级工程师,长期从事材料研究工作再是被航天航空工业部门承认重要不重要的问题,而是如何将这类合金应用到飞行器上的问题[1～2]。
2 俄罗斯铝锂合金的研究及应用2.1 高强度合金1987年原ВИАМ(苏联航空工业部全苏航空材料研究所)科学家在1450合金的基础上添加了0.05%～0.14%的Sc,形成了Al2Cu2Li2Mg2Zr2Sc 系的合金,牌号定为1460。
到1990年,冶炼厂按该合金成分能够生产出各种标准成分的合金半成品,并可以在机械厂进行机加工、焊接、成型、热处理等综合加工;研制出的1460合金超过原来规定的要求。
它有满意的弹性模量,比1201(美国2219)合金高10%,抗拉强度、屈服强度分别超过25%、35%,密度低9%,疲劳寿命高20%～30%,塑性、抗裂纹性、耐腐蚀性接近(见表1)。
如果用该合金代替1201铝合金,从比强度改进可减轻质量20%,从设计等方面改进可减轻质量25%[3]。
表1 1460铝锂合金和1201铝合金性能比较产品型式测试温度T ℃抗拉强度Ρb MPa屈服强度Ρ0.2 MPa延伸率∆抗拉强度N抗拉强度2mm厚的热轧薄板205404304703307.5%9.0%1.00.95 -25376016056044012.0%15.0%0.960.9520mm厚板205704504903508.0%10.0%1.011.2 -25380064057040014.0%15.0%1.01.1锻件,轧制环204904153902909.0%10.0%1.21.2 -25370060048035016.0%14.0%1.11.15挤压型材206204305303108.0%8.0%1.00.95 -25386065062044015.0%14.0%0.980.95注:分子—1460合金;分母—1201合金;N—带缺口试样;1460的E=80GPa;r=2.59g cm3;1201的E=72GPa。
2.2 高强度合金抗热裂性1460合金成分的确定取决于合金抗热裂纹性。
И.Н.Фридляндер,А.М.Дриц,Т.В.Крымова,А.М.Дриц,Т.В.Крымова,Р.Е.Шалин等人先后在1991年、1995年、1996年在不同文章中研究了1460铝锂合金成分对抗热裂纹的影响。
他们用莫斯科包曼工学院的焊接试验方法,用焊接接头形成的单位时间内承受的临界变形(A kp)作为衡量指示,以试验确定材料的A kp>3mm min时是可焊的。
他们发现A kp是Cu、Li含量的函数,在确定1460铝锂合金成分时,以1%～5.5%Cr、0%～3%Li、0.12%Zr成分为基础,在经过淬火、人工时效的2mm厚板进行试验;当Cu< 2%、Li<2.5%,材料的抗热裂纹性差,Li为3%时,A kp为4.68mm min,抗热裂纹性好。
当Cu<3%、Li<1.5%,材料的抗热裂纹性也差,随着Li含量的增加,抗热裂纹性改善,在Li为2.5%和3%时,A kp为4.34mm min和4.68mm min。
当Cu为4%～5%、Li含量增加时材料的抗热裂纹性亦差。
因此确定Cu91第4期 夏德顺 新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析(上) 为5.5%～6%、Li 为0.08%～1.5%和Cu 为2.5%～3.5%、Li 为1.9%～2.5%两种成分的合金是可焊的,3%Cu 、0.5%～2.0%Li 成分的合金是不可焊的。
为了减少合金的密度,选择了含Cu 量低、含Li 量高的后一种成分作为1460合金成分。
尽管1460合金的含Li 量高,但合金中添加Sc 元素以后,制造工艺性比1450铝锂合金好。
这种合金在轧制、挤压、冲压、锻造时的温度范围宽,在一定的温度、变形速度条件下具有良好的超塑性,所以在等温模压下可以制造精密的零件。
用新工艺方法可以生产变形量最大为50%的冷轧板,并可获得好的力学性能(见表2)。
当最大半成品锻件尺寸超过100mm 时,要用工艺办法解决,保证淬透性。
目前1460铝锂合金能够像1201合金一样,制造各种尺寸的半成品,铸锭直径可达760mm ,扁铸锭截面为400mm ×1450mm 、450mm ×1100mm [4]。
表2 工艺对冷轧薄板1460T 1力学性能的影响试样切下方向传统工艺新工艺ΡbMPaΡ0.2MPa ∆Ρb 焊接MPa ΡbMPa Ρ0.2MPa ∆Ρb 焊接MPa 纵向横向45°角5305705305005004602.5%9.0%12.0%280315—5405605304854954706.0%8.0%11.0%300340—2.3 高强度合金焊接性能在1460铝锂合金焊丝中也添加了Sc 元素,Sc 元素对基体材料和焊缝的结晶都有很大的强化效果。
当Cu 为2%、Li 为2%、Zr 为0.12%时,A kp 为最小,加入0.1%Sc ,A kp 从0.5mm min 上升到2.0mm min ;加入0.3%Sc ,A kp 上升到3.5mm min ,Sc 对1460合金和焊丝有很好的作用。
在确定焊丝成分时以2%～14%Cu 、0%～8%Sc 、0.1%～0.25%Zr 、0.05%～0.15%Ti 、0.5%～1.0%B 、0.01%～0.05%Bi 成分为基础,研制了20多种成分的焊丝。
在1460铝锂合金板材上作焊接性能试验,通过测试选择综合性能好的C B -1217焊丝,这种焊丝的主要成分是:>12%Cu 、Sc 、Zr 、Ti 元素,表3示出了8种焊丝的测试结果。
表3 1460铝锂合金用的焊丝焊丝Akpmm min 抗拉强度Ρb MPa20℃-196℃-253℃弯曲角Α (°)冲击韧性a H J cm -220℃-196℃-253℃123456C B -1201C B -12176.26.86.756.26.26.22.56.2310330320330320330290330400410420420430450—420———440460450—42062353143606258596018171618181819.618161615161717—16———151615—1533 注:3Cu 大于12%;33为最佳成份02 导弹与航天运载技术 2000年 采用C B -1217焊丝在6mm 板上进行自动氩弧焊,焊接接头力学性能见表4。
焊接热影响区宽度为20mm ,试样破坏处距离焊缝40mm ～60mm ,破坏处有足够的塑性。
在试样上模拟生产实际作补焊试验,补焊前、后对材料进行不同状态热处理,性能测试结果见表5。
一般用C B -1217焊丝对1460铝锂合金补焊两次,焊后热处理接头强度系数>0.7,补焊4次后时效的焊缝可满足设计产品抗拉强度≥250MPa 的要求。
针对产品中有1460铝锂合金与1201铝合金的焊接结构,进行了1460合金与1201合金焊接接头补焊的试验,补焊2次或4次,在20℃温度下测试,抗拉强度分别为284MPa 、258MPa ,补焊4次,在-196℃温度下测试,抗拉强度为318MPa 。
在一些情况下补焊次数增加,焊接接头强度增加,这是因为Sc 在焊缝中含量增加的结果。
另外,产品中有AM г6、1460、1201不同合金材料接在一起的T 型和搭接接头,因此试片也选择了这两种接头形式,采用C B -AM г6、C B -AK 5、C B -1217、C B -1201几种焊丝进行试验,观察焊缝和熔化区无裂纹和其它缺陷。