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鋁鋰合金：現代飛機新型材料的選擇 鋁鋰合金是什么材料( 二 )

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在航空領域空 ， 許多先進戰斗機和民用飛機都選擇了鋁鋰合金 。1988年 ， 洛克希德·馬丁作戰飛機系統有限公司、航空空飛機系統有限公司和雷諾茲金屬有限公司共同制定了開發2197合金應用的計劃——用其厚板制作艙壁甲板 。1996年 ， 美國空 F-16飛機開始使用這種合金厚板制造后甲板等部件 。除美國外 ， 其他國家如俄羅斯、英國、法國等都在積極推動Al-Li合金在航空航天空航天器上的應用:Westland)EH101直升機25%的結構件采用8090合金 ， 總質量降低約15%；法國第三代拉費爾戰斗機計劃用鋁鋰合金制造其結構框架；在俄羅斯 ， 很多戰斗機如雅克-36、蘇-27、蘇-36、米格-29、米格-33都是鋁鋰合金制造的 。
民用飛機方面 ， 中國客車工業股份有限公司的空 A330、A340、A380客機均采用鋁鋰合金 。其中 ， A330和A340各有3t左右的鋁鋰合金用于機身結構、桁條等零部件 。目前最新的A350客機在原有的基礎上首次在機身蒙皮上使用了全新的2198鋁鋰合金 。美國波音747、777客機和麥道系列飛機均采用鋁鋰合金 ， 其應用部位包括油箱、艙壁、機翼蒙皮、前緣和后緣等 。龐巴迪C系列飛機機身也將全部采用全新的鋁鋰合金 。

鋁鋰合金：現代飛機新型材料的選擇 鋁鋰合金是什么材料

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3.鋁鋰合金先進制造技術及發展趨勢
1超塑成形和擴散連接技術
超塑性成形和超塑性成形/擴散連接技術(SPF和SPF/DB)是一種幾乎無余量、低成本、高效率的特殊成形方法 ， 它利用材料的超塑性 ， 通過吹塑和脹形的方式形成形狀復雜、加工難度大的薄壁零件 。鋁鋰合金和其他超塑性材料一樣 ， 可以通過合金化或機械熱處理獲得均勻、細小、等軸的晶粒 ， 從而產生超塑性 。鋁鋰合金的SPF研究始于1980年 ， 1982年英國超塑成形金屬公司在法恩伯勒國際航空空展覽會上首次演示了鋁鋰合金及其超塑F零件的超塑現象 。美國Weldalite049合金具有不同的超塑性 ， 在無背壓和410-3應變率的507℃固溶處理下 ， 延伸率可達82.9% 。該應變速率明顯高于其他鋁合金 ， 對解決超塑加工速度低的問題具有重要意義 。俄羅斯已經使用SPF技術為1420加工了許多飛機零件 ， 其中一些尺寸為1200毫米600毫米 。國內航天材料與技術研究院、北京航天空制造工程研究院等科研單位對鋁鋰合金的SPF和SPF/DB組合技術做了大量的開創性工作 ， 取得了很多成果 。目前 ， 鋁鋰合金的超塑成形正從二次受力構件向一次受力構件發展 ， 從單一的超塑成形向超塑成形/擴散連接的復合工藝發展 ， 使鋁鋰合金的加工成本更低、結構更完整、重量更輕 。
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剪切紡絲
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2旋壓成形技術
旋壓技術是集鍛造、擠壓、拉伸、彎曲等特點于一體的先進技術 。剪切紡絲是近年來在傳統紡絲技術基礎上發展起來的一種新型紡絲技術 。它不改變毛坯外徑 ， 而是改變其厚度 ， 實現制造錐體等各種軸對稱薄壁零件的旋壓方法(錐度減薄旋壓) 。這種成形方法的特點是轉輪受力小 ， 半錐角與壁厚相互影響 ， 材料流動順暢 ， 表面粗糙度好 ， 成形精度高 ， 難成形材料易于成形、拉伸和旋壓 。航天器上許多鋁鋰合金部件為空中心回轉薄殼結構 ， 特別適合旋壓加工 。最典型的部分是運載火箭低溫貯箱的圓形頂蓋 。
美國大力神運載火箭的整流罩由三塊直徑為0.65米、厚度為10.7毫米的Weldalite049板旋壓而成 ， 其中一塊中間部分采用變極性等離子弧焊(VPPA)焊接 ， 以343℃/4h的速度消除應力 ， 旋壓過程中所有毛坯均采用317℃火焰加熱 。成型后 ， 505℃/0.5h固溶處理 ， 水淬；經177℃/18h人工時效后 ， 室溫抗拉強度約為600兆帕 ， 在-196℃時提高到700兆帕 ， 具有良好的斷裂韌性 。奮進號航天飛機的外艙穹頂采用了同樣的旋壓技術 ， 外艙的筒體部分采用了先進的剪切旋壓技術 。
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鋁鋰合金輥鍛成形Y形連接架
3輥鍛成形技術(輥鍛)

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