航空材料铝合金.docx
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航空材料铝合金
铝合金常识
Master
一、铝的生产制法
1886年美国化学家Hall及法国化学家H’eroult宣布以氧化铝(Al2O3)置于冰晶石(Na3AlF6)溶液中,于大约950℃进行电解。
氧化铝(Al2O3)制法:
利用铝矾土矿浸于氢氧化钠(NaOH)。
2、铝的特性
a)优点
铝及铝合金是目前应用最广泛之飞机制造材料。
重量轻,差不多是同体积铜或钢的1/3重量。
防腐蚀能力强。
可反射辐射能—可见光、辐射热、电磁波。
导电及导热能力强,且又是非铁磁性。
容易接合(焊接、铆接或胶合)
外观及表面易处理
机械性质良好,经加工处理后强度高、延展性高
存量多
b)缺点
当温度升高超过200℃,强度大幅减弱
当温度下降时倾向脆性材料
3、铝合金类别
通常以四位数字标明:
第一位数字:
合金成分
1000系列:
材料含99%以上之纯铝
2000系列:
铜(Copper)为主要之成分---易热处理以提高强度,但提高了腐蚀性
3000系列:
锰(Manganese)为主要之成分----增加硬度
4000系列:
硅(Silicon)为主要之成分-----为焊条之理想材料
5000系列:
镁(Magnesium)为主要之成分-----提高强度及抗腐蚀
6000系列:
镁与硅为主要之成分-----以硅化镁存在,可热处理提高强度及易加工
7000系列:
锌(Zinc)为主要之成分-----经热处理提高强度,为所有铝合金中强度最高
第二位表示原产品以后修正其成分之次数
第三及四位表示产品开发次序
非热处理型铝合金
1000系列
3000系列
4000系列
5000系列
热处理型铝合金
2000系列
6000系列
7000系列
热处理铝合金如施以适当热处理其内部结构发生一种相变化,产生细致析出物,藉此种析出物,强化材料。
这种现象叫析出硬化或时效硬化。
非热处理合金则无析出硬化现象(但也会有析出物),故其强化作用通常借助一般的方法,如固溶体强化,加强化细晶强化。
4、符号含义
a)基本状态:
基本状态
代号
名称
说明与应用
F
自由加工状态
适用于在成型过程中,对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品,该状态产品的力学性能不作规定。
O
退火状态
适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。
H
加工硬化状态
适用于通过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理。
W
固熔热处理状态
处理状态一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效的合金,该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。
T
热处理状态(不同于
F、O、H状态)
适用于热处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品。
T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。
b)热处理状态:
状态代号
说明与应用
T0
固溶热处理后,经自然时效再通过冷加工的状态。
适用于经冷加工提高强度的产品。
T1
由高温成型过程冷却,然后自然时效至基本稳定的状态。
适用于由高温成型过程冷却后,不再进行冷加工(可进行矫直、矫平,但不影响力学性能极限)的产品。
T2
由高温成型过程冷却,经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。
适用于由高温成型过程却后,进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T3
固溶热处理后进行冷加工,再,经自然时效至基本稳定的状态。
适用于在固溶热处理后,进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T4
固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。
适用于固溶热处理后,不在进行冷加工(可行矫直、矫平,但不影响力学性能极限)的产品。
T5
由高温成型过程冷却,然后进行人工时效的状态。
适用于由高温成型过程冷却后,不经过冷加工(可进行矫直、矫平,但不影响力学性能极限),予以人工时效的产品。
T6
由固溶热处理后进行人工时效的状态。
适用于由固溶热处理后,不再进行冷加工(可进行矫直、矫平,但不影响力学性能极限)的产品。
T7
由固溶热处理后进行人工时效的状态。
适用于由固溶热处理后,为获取某些重要特性,在人工时效时,强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品。
T8
固溶热处理后经冷加工,然后进行人工时效的状态。
适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产。
T9
固溶热处理后人工时效,然后进行冷加工的状态。
适用于经冷加工提高产品强度的产品。
T10
由高温成型过程冷却后,进行冷加工,然后进行人工时效的状态。
适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产品。
注:
某些6XXX的合金,无论是炉内固溶热处理,还是从高温成型过程急冷以保留可溶性组分在固溶体中,均能达到相同的固溶热处理效果,这些合金的T3、T4、T6、T7、T8和T9状态可采用上述两种处理方法的任一种。
c)消除应力状态:
(X代表了热处理状态)
状态代号
说明与应用
TX51
适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后,按规定量进行拉伸的厚板、轧制或冷精整的棒材以及模锻件、锻环或轧制环,这些产品拉伸后不再进行矫直。
厚板的永久变形量为1.5%~3%;轧制或冷精整棒材的永久变形量为1%~3%;模锻件锻环或轧制环的永久变形量为1%~5%。
TXX51
TXXX51
TX510
适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后,按规定量进行拉伸的挤制棒、型和管材,以及拉制管材,这些产品拉伸后不再进行矫直。
挤制棒、型和管材的永久变形量为1%~3%;拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。
TXX510
TXXX510
TX511
适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后,按规定量进行拉伸的挤制棒、型和管材,以及拉制管材,这些产品拉伸后可微略行矫直以符合标准公差。
挤制棒、型和管材的永久变形量为1%~3%;拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。
TXX511
TXXX511
TX52
适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后,通过压缩来消除应力,以产生1%~5%,永久变形量的产品。
TXX52
TXXX52
TX54
适用于在终锻模内通过冷整形来消除应力的模锻件。
TXX54
TXXX54
5、铝合金在航空的应用
合 金
典 型 用 途
2014
应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。
飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件
2017
是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件
2024
飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
2048
航空航天器结构件与兵器结构零件
2124
航空航天器结构件
2218
飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环
2219
航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300摄氏度。
焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2618
模锻件与自由锻件。
活塞和航空发动机零件
2A02
工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06
工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
2A10
强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉
2A11
飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。
航空器的中等强度的螺栓与铆钉
2A12
航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件
2A14
形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16
工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17
工作温度225~250摄氏底的航空器零件
2A50
形状复杂的中等强度零件
2A60
航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70
飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
2A80
航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90
航空发动机活塞
3A21
飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等
5052
此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056
镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083
用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等
5086
用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
5A02
飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件
5A03
中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金
5A05
焊接结构件,飞机蒙皮骨架
5A06
焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件
6005
挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等
6009
汽车车身板
6010
薄板:
汽车车身
6061
要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6A02
飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件
7049
用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。
零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050
飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。
制造这类零件对合金的要求是:
抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7075
用于制造飞机结构及期货他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175
用于锻造航空器用的高强度结构性。
T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178
供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475
机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。
其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04
飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等
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