铝锂合金的历史发展及应用概况
资讯
2024-02-03
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锂是世界上最轻的金属,密度仅为0.534g/cm3,铝锂合金中每加入1%的锂,可使密度降低约3%,弹性模量提高约6%;锂的加入还能提高铝合金的高周疲劳性能、疲劳裂纹扩展抗力和抗拉强度。因铝锂合金具有密度低、比强度高、弹性模量高、疲劳裂纹扩展速率低、低温性能较好、良好的耐腐蚀性和优异的超塑成形性等特点,目前已成为新一代航空航天发展的重要组成材料。
第一代铝锂合金
第一代铝锂合金起源于20世纪50年代,1957年美国Alcoa公司研发了牌号为2020的Al-Cu-Li合金,具有较高的强度,在150~200表现出良好的抗蠕变性。美军用其制造海军RA-5C军用预警飞机的主翼、下蒙皮以及垂直机翼安定面,服役期超过20年,但2020合金中含有较高的Si和Fe,在凝固和热加工过程中析出难溶解的Al12(FeMn)3Si和Al7Cu2Fe相,变形加工过程中容易发生开裂,故其商业化应用并没成功。后来苏联还开发出牌号5A90(1420)具有良好的焊接性、耐蚀性和较高的比刚度,的Al-Mg-Li合金.
第二代铝锂合金
第二代铝锂合金的Li含量较高(1.9%~2.7%),Cu含量低于3%,采用Zr元素替代Mn元素用以细化晶粒,并且不再添加Cr元素以消除其对合金塑性造成不利影响,同时降低Fe、Si含量的方法,用以提高合金塑性韧性。美国Alcoa公司开发了高强可焊的2090-T86挤压棒和2090-T83、2090-T81板材替代7075-T6合金;英国航空公司用8090-T81板材替代2024-T3合金并用于制造Atlas载荷舱,使构件重量减少182kg;但第2代铝锂合金仍存在各向异性严重、焊接性差、塑韧性低、加工制备困难,生产成本高、热稳定性差等问题。
第三代铝锂合金
第三代铝锂合金降低了合金中的Li含量,提高了Cu含量,并通过微合金化元素增加了有效弥散相粒子进而改善弥散强化的效果,使合金各向异性大大降低,强韧性有显著提高。
典型的第3代铝锂合金的牌号有2195、2198、2199、2099、2065和2297等,美国Martin-Maritta公司与Reyonds公司合作开发的高强可焊Weldalite系列合金。Alcoa公司联合Dayton大学共同研制的低各向异性AF/C-489及AF/C-458铝锂合金。
之后Lockheed-Martin公司将其第三代铝锂合金2195合金推广至美国宇航局以取代之前的2219合金,使密度轻5%、强度提高30%,最终应用到奋进号航天飞机直径8.2m、长度47m的超轻量贮箱上,并实现了有效减重3.4吨。
第四代铝锂合金
2009年,铝锂合金被纳入美国航空航天材料标准,欧美、俄罗斯等航空航天强国相继将高性能铝锂合金列入飞行器结构材料的重点发展方向,铝锂合金进入第四发展阶段。该阶段铝锂合金以Al-Cu-Li系合金为基础,采用多元微合金化,调整Cu/Li比例,Li含量比第三代铝锂合金更低。在裂纹扩展速率、疲劳性能、腐蚀性能、弹性模量等性能与第三代铝锂合金相当的条件下,具备更高的静强度和断裂韧性。其代表有美国Arconic开发的2055-T84铝锂合金,相比7xxx合金,其密度下降4%~5%,获得强度与韧性的良好组合,并具备一流的抗疲劳能力,被应用于A380客机的机身纵梁、地板格栅和上翼桁条。
铝锂合金应用
因铝锂合金具有优异的综合性能、巨大的开发潜力,因此被认为是21世纪航空航天应用中非常理想的结构材料,在舰船以及兵器工业中也具有潜在的应用空间。目前各国研制成功的铝锂合金系列,一般含锂量为0.3%~3%。
中铝郑州轻研合金科技有限公司致力于铝锂合金的研发和生产,主营产品有5A90、2195、2A97、2050等,可提供从熔铸(铸锭、铸件)-变形加工(轧制、锻造、挤压、拉拔)-热处理-机加-焊接-表面处理的全系列铝锂合金板、带、棒、型、真空铸件、锻件或零件,从设计图纸到零件交付的全流程服务。
中铝轻研合金致力于5A90、2195、2050、2060等高性能铝锂合金的研发、生产与销售;为航空航天、交通运输、武器装备等领域提供高强铝锂合金铸件、锻件、板带箔材,还可根据图纸交付成套零部件或装备。以大学基础研究+研究所试制+公司产业化的产学研科技创新经营模式,研究生产更轻、更强、更高价值的高性能铝锂合金材料与部件,为航空航天及高端制造贡献力量!
联系电话:0371-68918821
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锂是世界上最轻的金属,密度仅为0.534g/cm3,铝锂合金中每加入1%的锂,可使密度降低约3%,弹性模量提高约6%;锂的加入还能提高铝合金的高周疲劳性能、疲劳裂纹扩展抗力和抗拉强度。因铝锂合金具有密度低、比强度高、弹性模量高、疲劳裂纹扩展速率低、低温性能较好、良好的耐腐蚀性和优异的超塑成形性等特点,目前已成为新一代航空航天发展的重要组成材料。
第一代铝锂合金
第一代铝锂合金起源于20世纪50年代,1957年美国Alcoa公司研发了牌号为2020的Al-Cu-Li合金,具有较高的强度,在150~200表现出良好的抗蠕变性。美军用其制造海军RA-5C军用预警飞机的主翼、下蒙皮以及垂直机翼安定面,服役期超过20年,但2020合金中含有较高的Si和Fe,在凝固和热加工过程中析出难溶解的Al12(FeMn)3Si和Al7Cu2Fe相,变形加工过程中容易发生开裂,故其商业化应用并没成功。后来苏联还开发出牌号5A90(1420)具有良好的焊接性、耐蚀性和较高的比刚度,的Al-Mg-Li合金.
第二代铝锂合金
第二代铝锂合金的Li含量较高(1.9%~2.7%),Cu含量低于3%,采用Zr元素替代Mn元素用以细化晶粒,并且不再添加Cr元素以消除其对合金塑性造成不利影响,同时降低Fe、Si含量的方法,用以提高合金塑性韧性。美国Alcoa公司开发了高强可焊的2090-T86挤压棒和2090-T83、2090-T81板材替代7075-T6合金;英国航空公司用8090-T81板材替代2024-T3合金并用于制造Atlas载荷舱,使构件重量减少182kg;但第2代铝锂合金仍存在各向异性严重、焊接性差、塑韧性低、加工制备困难,生产成本高、热稳定性差等问题。
第三代铝锂合金
第三代铝锂合金降低了合金中的Li含量,提高了Cu含量,并通过微合金化元素增加了有效弥散相粒子进而改善弥散强化的效果,使合金各向异性大大降低,强韧性有显著提高。
典型的第3代铝锂合金的牌号有2195、2198、2199、2099、2065和2297等,美国Martin-Maritta公司与Reyonds公司合作开发的高强可焊Weldalite系列合金。Alcoa公司联合Dayton大学共同研制的低各向异性AF/C-489及AF/C-458铝锂合金。
之后Lockheed-Martin公司将其第三代铝锂合金2195合金推广至美国宇航局以取代之前的2219合金,使密度轻5%、强度提高30%,最终应用到奋进号航天飞机直径8.2m、长度47m的超轻量贮箱上,并实现了有效减重3.4吨。
第四代铝锂合金
2009年,铝锂合金被纳入美国航空航天材料标准,欧美、俄罗斯等航空航天强国相继将高性能铝锂合金列入飞行器结构材料的重点发展方向,铝锂合金进入第四发展阶段。该阶段铝锂合金以Al-Cu-Li系合金为基础,采用多元微合金化,调整Cu/Li比例,Li含量比第三代铝锂合金更低。在裂纹扩展速率、疲劳性能、腐蚀性能、弹性模量等性能与第三代铝锂合金相当的条件下,具备更高的静强度和断裂韧性。其代表有美国Arconic开发的2055-T84铝锂合金,相比7xxx合金,其密度下降4%~5%,获得强度与韧性的良好组合,并具备一流的抗疲劳能力,被应用于A380客机的机身纵梁、地板格栅和上翼桁条。
铝锂合金应用
因铝锂合金具有优异的综合性能、巨大的开发潜力,因此被认为是21世纪航空航天应用中非常理想的结构材料,在舰船以及兵器工业中也具有潜在的应用空间。目前各国研制成功的铝锂合金系列,一般含锂量为0.3%~3%。
中铝郑州轻研合金科技有限公司致力于铝锂合金的研发和生产,主营产品有5A90、2195、2A97、2050等,可提供从熔铸(铸锭、铸件)-变形加工(轧制、锻造、挤压、拉拔)-热处理-机加-焊接-表面处理的全系列铝锂合金板、带、棒、型、真空铸件、锻件或零件,从设计图纸到零件交付的全流程服务。
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