航空航天铝合金材的热处理工艺课件.pptx

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1、航空航天铝合金材的热处理工艺,2011.4,主要内容,一、前言,航空航天铝合金主要指：,军用飞机,民用飞机,航天器,运载火箭,导弹武器,一、前言,典型的航空航天用铝合金产品,预拉伸板7075,蒙皮板,模锻件,锻件、大型整体壁板、大梁型材等。,飞机用材中，铝材用量占 80%以上,一、前言,铝合金是航天装备的主要结构材料，一代铝合金一代高新技术装备，历经5代发展，推动了航空航天技术的发展,（1）第一代时效硬化高静强度；应用：运5、轰5（2）第二代过时效热处理高强耐蚀；应用：运6、轰6、歼11、运8.（3）第三代高纯为基础，高强高韧耐蚀；应用：歼10、枭龙、ARJ21.（4）第四代以精确控制多尺度第

2、二相为基础超强高韧耐蚀抗疲劳铝合金；应用：ARJ21、大运机（5）正在研发第五代具有高淬透性的高综合性能铝合金。应用：大型运载工具等,一、前言,随着航空航天工业的发展和其他材料技术的发展，铝材在性能、规格方面面临历史上最严峻的挑战。铝合金的发展以结构的减重、高可靠和长寿命为目标，主攻高强高韧耐蚀抗疲劳高综合性能、极端环境的服役性能以及性能均匀、残余应力小的大规格高性能材料。这就需要通过热处理工艺精确调控材料围观组织提高铝合金综合性能，满足航空航天工业发展对材料的苛刻要求，其作用至观重要、不可或缺。,二、铝合金在航空航天领域的应用 2.1 铝合金在航空领域的应用（1）飞机上不同部位应用的铝合金,

3、表1 20世纪欧美国家铝合金在飞机不同部位的应用情况,飞机上不同部位应用的铝合金主要有2X24，7X75，7X5X等，其合金牌号及热处理状态随年代的变化，如表1所示。,二、铝合金在航空航天领域的应用 2.1 铝合金在航空领域的应用（2）Boeing777客机所用先进铝合金,目前Boeing777客机所用的主要先进铝合金主要有7055-T77，7150-T77，2X24-T3等，如图1所示。,图1 Boeing777采用的先进铝合金,二、铝合金在航空航天领域的应用 2.1 铝合金在航空领域的应用（3）客机A380所用先进铝合金,目前空客A380所用的主要先进铝合金主要有70 x5、2024等，见

4、图2及表2所示。,图2 空中客机A380所用主要材料,表2 铝合金在空中客机A380上的应用,二、铝合金在航空航天领域的应用 2.1 铝合金在航空领域的应用（4）ARJ21 飞机各部位采用的铝合金,图3 ARJ21支线客机主要铝合金分布示意图,我国的ARJ21飞机各部位采用的铝合金主要包括7050-T74，7150-T77，7055-T77，2XXX-T3等，如图3所示。,二、铝合金在航空航天领域的应用 2.1 铝合金在航空领域的应用（5）飞机上常用铝合金的特点、用途及状态,表 3 飞机用主要铝合金的特点、用途及状态,续表 3 飞机用主要铝合金的特点、用途及状态,二、铝合金在航空航天领域的应用

5、 2.2 铝合金在航天领域的应用,图4 运载火箭主要铝材分布示意图,铝合金在航天领域运载火箭上的应用，主要有7075、20 x4、2219等，如图4所示。,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用,航空航天领域主要应用高强高韧2xxx系和7xxx系铝合金。为了满足飞机、运载火箭等对铝合金材料高强、高韧、耐腐蚀、抗疲劳的要求，除了提高熔炼铸造技术，从源头上保证铸锭质量，以及精密的加工技术外，还需要对铝合金进行必要、精确的热处理。,下面仅以高强高韧7xxx系铝合金为例，以点代面，对航空航天铝合金的热处理工艺进行简要描述。,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.1 均匀化处理,三、热处理工艺在航

6、空航天铝合金上的应用 3.1 均匀化处理,图5 7x50AA铸造态组织（SEM）,图6 7x50AA单级均化组织（SEM）465x24h,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.1 均匀化处理,图8 7x50AA双级均匀化组织（SEM）465x24h+475 x4h,图7 7x50AA双级均化组织（SEM）465x24h+475 x2h,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.1 均匀化处理,表4 均匀化处理对合金性能的影响,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.2 固溶处理,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.2 固溶处理,图10 7x50AA常规固溶组织（OM）470

7、,图11 7x50AA强化固溶组织（OM）450 x1.5h+480 x45min,图9 常规固溶和强化固溶原理示意图,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.2 固溶处理,图12 高温预析出原理示意图,图13 7x50AA强化固溶组织（OM）450 x1.5h+480 x45min+440 x30min,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.2 固溶处理,图14 高温预析出处理影响晶界析出相的模型,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理,高强铝合金的研制基本上沿着高强度高强度、高韧性高强度、高韧性、耐腐蚀高强度、高韧性、耐腐蚀、抗疲劳、高综合性能的路线发展。随之热

8、处理状态开发则是沿着T6T73T76T736(T74)T77方向进展，也即沿着峰值时效过时效回归再时效处理的顺序发展。,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.1 时效温度和时间对时效强化效果的影响,图15 温度对时效强化效果的影响（示意图）,图16 在不同温度下时效时合金的强度与时效时间的关系（t7t6t5t4t3t2t1）,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.2 峰值时效,图17 高强铝合金T6态微观组织示意图,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.3 双级时效,图18 高强铝合金双级时效态微观组织示意图,

9、三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.4 回归在时效处理（RRA）,图19 RRA处理工艺示意图,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.4 回归在时效处理（RRA）,图20 在回归和回归再时效过程中强度和硬度变化示意图,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.4 回归在时效处理（RRA）,图21 7075铝合金在RRA处理过程中的显微组织变化示意图(a)峰值时效（120/24h）；(b)回归处理（200270）；(c)二次峰值时效（120/24h）,(h),(i),三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3

10、时效处理,表5 7x5xAA 不同时效处理后性能比较表,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.4 回归在时效处理（RRA）,1989年美国的Alcoa公司以T77热处理状态为名注册了第一个可工业应用的RRA处理工艺规范，并将这种工艺用于7150铝合金的热处理，并首次将经过T77处理的7150铝合金厚板和挤压件用于C17军用运输机。第四代高性能铝合金最关键的T77热处理技术我国尚未工业应用。,三、热处理工艺在航空航天铝合金上的应用 3.3 时效处理 3.3.5 形变热处理,形变热处理是通过塑性变形和热处理相结合的工艺，用于改善过渡沉淀相的分布及合金的精细结构，以获得较

11、高的强韧性及抗蚀性。最早的工艺是由Wert等人在1981提出该工艺主要适用宇航结构的合金。实践表明，形变热处理改善7050、7475合金力学性能具有明显的效果。,四、结束语,综上，本人认为，为了满足航空航天工业的发展，必须继续大力发展铝合金热处理工艺技术，保证其竞争力。目前，铝合金热处理工艺技术国外已经发展到370余种，我国仅有100余种。第四代高性能铝合金最关键的T77热处理技术我国尚未工业应用。世界铝合金热处理工艺技术在发展的同时，我国应该以生产“大飞机”为契机，开发先进的热处理工艺技术，提高铝材的综合性能，满足国内航空航天工业对铝合金性能的要求。,谢谢！,说明：课件中数据、图、表均来自公

12、开发表 的论文、或网络。,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。23.3.1923.3.19Sunday,March 19,20232、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。01:07:4801:07:4801:073/19/2023 1:07:48 AM3、越是没有本领的就越加自命不凡。23.3.1901:07:4801:07Mar-2319-Mar-234、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。01:07:4801:07:4801:07Sunday,March 19,20235、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。23.3.1923.3.1901:07:4801:07:48Marc

13、h 19,20236、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2023年3月19日星期日上午1时7分48秒01:07:4823.3.197、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2023年3月上午1时7分23.3.1901:07March 19,20238、业余生活要有意义，不要越轨。2023年3月19日星期日1时7分48秒01:07:4819 March 20239、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午1时7分48秒上午1时7分01:07:4823.3.1910、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。3/19/2023 1:07:48 AM01:07:482023/3/1911、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。3/19/2023 1:07 AM3/19/2023 1:07 AM23.3.1923.3.1912、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。19-Mar-2319 March 202323.3.1913、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Sunday,March 19,202319-Mar-2323.3.1914、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。23.3.1901:07:4819 March 202301:07,谢谢大家,