研紹撰討 超高強鋁合金的發(fā)展 孫洪軍 ,‘楊興玲2 (1.東北輕合金有限責任公司,哈爾濱 150060 2.中鋁河南鋁業(yè)有限公司,河南洛陽47l00()) 摘 要:全面地介紹了超高強鋁合金的發(fā)展過程,及其合金發(fā)展的特點。超高強鋁合金的開發(fā)基本上是沿著高強度、低 韌性斗高強度、高韌性一高強度、高韌性、耐腐蝕方向發(fā)展,在合金成分設計方面的發(fā)展特點是合金化程度越來越高, Fe、51等雜質(zhì)含量越來越低,微量過渡族元素添加越來越合理,最終目標是在大幅度提高強度的同時保持合金具有優(yōu)良 的韌性和抗蝕性。 關(guān)鍵詞:超高強鋁合金;成分;性能 中圈分類號汀G146,2 文獻標識碼:A 文章編號:1002一2333(2007)09一0041一03 超高強鋁合金是航空航天工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料。 基礎上提高了zn、Mg和Cu的含量又發(fā)展了強度更高的 目前世界各國民用飛機上鋁合金已占居了結(jié)構(gòu)材料重量 7178一T6合金,該合金強度雖高,但斷裂韌性有所下降, 的70%一80%,其中大部分為超高強鋁合金。在新一代軍 因此未得到進一步的應用和發(fā)展。當時人們研究航空鋁 用飛機上,由于樹脂基復合材料和欽合金用量的增加,鋁 合金主要以追求高的靜強度為主,而忽視了其它性能的 合金的用量相對有所減少,但高純度的超高強度高韌性 要求。1954年因3架用7075合金制造機體的噴氣式飛 高抗蝕性鋁合金的用量卻增加了。隨著現(xiàn)代航空航天工 機墜毀,從而使航空界認識到材料的損傷容限應該作為 業(yè)的快速發(fā)展,對超高強鋁合金的綜合性能提出了更高 飛機機體選材的一個準則。為了提高KIC,研究人員在深 的要求。同時現(xiàn)代核工業(yè)、交通運輸業(yè)的發(fā)展也急需高性 人的研究后發(fā)現(xiàn),7075及7178合金中含有的Fe、51等有 能、輕質(zhì)、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)材料,因此高強高韌高抗蝕的超高 害元素形成的夾雜相如A17cuZFe、AI(MnFe)51和MgZSi 強鋁合金無疑是理想的備選材料。為此,各國的材料工作 等在低應力下容易破裂,并在破裂的質(zhì)點處形成空洞,從 者多年來一直致力于研究開發(fā)集高強高韌高抗蝕性為一 而在繼續(xù)施加外力的情況下形成宏觀裂紋導致了斷裂韌 體的超高強鋁合金。 性KIC的降低。通過減少這些雜質(zhì)元素的含量,研制出了 1超高強鋁合金的發(fā)展過程 韌性更高的7175合金。隨后又通過進一步降低Fe和51 一般可將強度在sooMPa 以上的鋁合金稱為超高強 的含量,控制Cr含量,調(diào)整Mn、Cu含量以提高斷裂韌性 度鋁合金。超高強度鋁合金主要是指7000系中的某些 開發(fā)出了7475合金,同時該合金調(diào)整了21M“g比(稍稍 AI一zn一Mg一Cu合金。AlznMgCu系合金是以1923一1926 提高了zn,降低了Mg含量)使得合金的長向(L)、橫向 年德國科學家W.Sander和ssner對AI一zn一Mg合金 (LT)和厚向(ST)樣品的KIC明顯提高,這是7000系合金 的研究為基礎發(fā)展起來的。1932年,K.J.韋伯提出了第一 中斷裂韌性最高的合金。 種以AI一zn一Mg一Cu為基的高強鋁合金,該合金中添加 1969年前蘇聯(lián)對B95合金的雜質(zhì)進行了限制,提出 Cu的同時加人了少量的Mn,有效地改善了該合金的抗 了nq和oq兩種雜質(zhì)水平的合金,其中B95n二合金成分 應力腐蝕性能(SCR),但由于仍具有較敏感的應力腐蝕 接近于7175合金,B95o二合金的成分(AI一5.szn一2.3Mg- 開裂(SCC)傾向而未得到實際應用,」〔。1939年,日本學者 1.7Cu一0.12Cr--0.4Mn,F(xiàn)eo.15%,510.1%)與7475合金十分 五十嵐將C:加人到AI一Zn一Mg一Cu合金中開發(fā)出了一種 相似(在俄羅斯的鋁合金牌號中擬為含zr合金,nq為高 超硬鋁合金ESD。該合金因具有很高的強度和大大改善 純合金,oq為最高純合金)!,」。 的抗應力腐蝕性能,而成為該系合金中最先在飛機制造 1971年美國Aloca公司在7075合金的基礎上,增加 業(yè)上獲得實際應用的合金 【」。‘20世紀中期,人們發(fā)現(xiàn)通過 了zn、cu含量和cu肛9比值來提高強度,用添加2:代替 添加Cu、Mn、Cr、Ti等微量元素可顯著提高合金抗應力腐 Cr來克服淬火敏感問題和調(diào)整晶粒尺寸,開發(fā)出了強度、 蝕性能和抗剝落腐蝕性能2]〔。1943美國開發(fā)出了7075高 斷裂韌性和抗應力腐蝕性能較高的7050超高強合金。這 強合金,并第一次應用于B一29型轟炸機上,曾給飛機結(jié) 是美國開發(fā)的第一個含Zr的7000系合金。也是7000系 構(gòu)和性能帶來了革命性的變化,同時也為超高強鋁合金 合金中綜合性能較好的合金之一,在航空航天領域得到 的發(fā)展奠定了基礎。 了廣泛的應用。含Zr的7050合金也存在著一些缺點,如 1944年前蘇聯(lián)也開發(fā)出了與7075類似的B95高強 Zn和Cu的含量提高,使鑄造裂紋傾向增強,鑄造前要求 鋁合金,該合金的成分(AI一6.ozn一2.3Mg一1.7cu一0.12cr- 真空脫氣,需用陶瓷過濾器消除非金屬夾雜等,制造工藝 0.4Mn)與7075合金相近。隨后不久美國在7075合金的 過程復雜,生產(chǎn)成本較高,而且大型的鍛件也不易完全淬 機械工程師 2007年第9期擅41 萬方數(shù)據(jù) 姍紹撰討 透。為解決這些問題人們通過提高zn和Mg含量,降低 中zn/Mg比值的提高。zn和Mg在鋁合金中主要起到形 Cu含量,又研制了7150合金,主要應用于生產(chǎn)大型鍛件 成強化相的作用。zn、Mg和Al形成高濃度的三元固溶體 和厚板(占50mm)。 T相 (A12Mg3Zn3);Zn和Mg之間形成二元的刀(MgznZ) 隨著軍用和民用飛機制造技術(shù)的發(fā)展,如何減輕按 相,這兩種元素在合金中的溶解度隨溫度的降低急劇 強度指標設計的構(gòu)件的重量和降低成本,成為飛機制造 下降,具有很強的時效硬化能力,因此合理設計合金中 和鋁合金加工工業(yè)必須考慮的重大問題。近年來美國的 zn、Mg的含量,尤其是其質(zhì)量比對高強合金的性能有 Aloca公司進行了大量的研究,在7050和7150的基礎上 重要意義。根據(jù)Gruhl等人的觀點61〔,znlMg=2.7一2.9的 進一步降低51和Mn雜質(zhì)元素的含量,提高2可Mg比值, 合金,即zn/Mg比接近T(A12M今zn3)化合物的化合比 成功研制了7055超高強合金[4]。7055一T77制品在保證有 (=2.71)時,合金的綜合性能最好,也有人認為若把2可Mg 合格的KI。和抗蝕性的前提下,其強度比7150高約10%, 比提高到35左右,’可獲得良好的靜強度、疲勞強度和斷 比7O75制品高約20一30%,實現(xiàn)了集高強、高韌、抗蝕為 裂韌性。但當Zn含量超過7%時,合金中不能溶解的結(jié) 一體,廣泛地應用于飛機結(jié)構(gòu)件。7055合金的T77處理 晶相數(shù)量急劇增加,導致與斷裂韌性相關(guān)的性能急劇降 是美國專利,目前還沒有公開具體工藝制度。 低、焊接性能、耐蝕性能顯著惡化。在一定范圍內(nèi)Mg含 1956年,前蘇聯(lián)學者在深人地研究川ZnMgCu系 量過高會導致應力腐蝕開裂,加重scc的敏感性,而cu 合金的基礎上,研制出世界上第1種超高強度鋁合金— 的加人能起到改善zn、Mg含量高時帶來的塑性和抗 B96雙,繼而通過提高合金純度,降低合金元素含量開 蝕性降低的缺點,并且還能同時提高強度和重復加載 發(fā)出B96玖的改型合金B(yǎng)96從1和B96從3成為航天航 抗力。王祝堂認為,高Zn合金中,Cu原子溶人GP區(qū), 空和其他工業(yè)部門的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料之一。俄羅斯的 可以提高GP區(qū)的穩(wěn)定溫度范圍,延緩時效析出。Cu原 B96雙(AI一8.szn一2.7Zn一2.3Cu一0.15zr)類似于7055合 子還可溶人刀和‘刀相中,降低晶界和晶內(nèi)的電位差, 金,但有自己的特色。值得一提的是1960年代研制的 提高合金的抗應力腐蝕性能。對于znlMg比較大的合 B93二、合金,它與別的合金不同之處在于添加了0.2% 金,即使其Cu含量較高,仍能保持較強的韌性。在超 一0.4%的Fe作為再結(jié)晶抑制劑,使得合金在鑄造成型 高強鋁合金中保持較高的zn/Mg比和Cu/Mg是得到 過程中工藝效率大大提高,這一點與其它含zr、Mn、cr 良好性能的基礎。 的合金相比尤為重要,在合金的硬度增加的同時,還保 2了 以Zr替代Mn和Cr 證了強度的各向同性,迄今別的國家還未出現(xiàn)與它類 以zr代替Cr來克服合金淬火敏感性問題。7050合 似的合金。 金的研制成功也使人們認識到了2:對高強合金性能的 另外在7000系合金發(fā)展的早期,很多高zn的具有較 影響,并在這方面展開了深人的研究。由于7075合金中 高強度的合金也被開發(fā)了出來,如7076:AI一7.szn一1.6Mg- 的Cr能夠增加合金的淬火敏感性側(cè),因此樣品在熱處理 0.7Cu一6Mn(1940),7001:AI一7.4zn一3.oMg一2.ICu一0.25Cr 后必須快速淬火,才能保證時效后的強度,而對大型鍛件 石1955),7049:AI一7,7Zn一2.SMg一1.6Cu一0.16Cr(1968),這些 和厚板,即使冷卻速度很快,也無法使構(gòu)件心部得到較快 合金主要用于鍛件和擠壓件。還有部分合金如7068、 的冷卻速度,而且淬火速度過快也容易使構(gòu)件產(chǎn)生變形。 7449、7093等zn含量超過了8%(其中7093的zn含量大 而添加Zr能夠形成細小的不溶解質(zhì)點A13Zr降低合金的 于9%),它們的Fe和Sj含量分別不大于0甲巧%和0,12%, 淬火敏感性;同時AI另r金屬間化合物有兩種結(jié)構(gòu)和形 都是能獲得極高強度的鋁合金。 態(tài):從熔體中直接析出的AI必r為四方結(jié)構(gòu),可顯著細化 2超高強鋁合金發(fā)展的特點 合金的鑄態(tài)晶粒;另一種是鑄錠均勻化過程中析出的球 21 降低Fe、51等雜質(zhì)元素的含量 形粒子,具有Ll:結(jié)構(gòu),與基體共格,具有強烈抑制熱加工 超高強鋁合金中Fe、51雜質(zhì)的含量是逐漸降低的, 過程中再結(jié)晶的作用。近來有研究認為在時效過程中次 同時還大幅度地降低了能生成脆性夾雜相的Mn,從而保 生的A13z:可加速刀相‘的析出,并且Al另:與合金中的位 證了合金具有較高的塑性和斷裂韌性。這些微量的雜質(zhì) 錯纏結(jié)在一起,增大了合金中的位錯密度,從而影響合金 也有其有利的一面,雜質(zhì)Fe溶于AI中形成的FeA13有細 的時效行為。因此超高強鋁合金中一般添加0.05%- 化再結(jié)晶晶粒的作用,但對抗蝕性能影響較大,當有Mn 0.巧%的zr,可顯著提高合金的強度、斷裂韌性和抗應力 存在時,re可溶入MnA16中形成(Fe、Mn)A16,使FeA13與 腐蝕性能。 AI之間的電位差減小到可以忽略不計的程度。因此合金 3 結(jié)束語 中加入少量Mn以減少Fe的有害作用是其目的之一5丁〔, 縱觀高強鋁合金的發(fā)展史,傳統(tǒng)超高強鋁合金研制 此外Mn還有提高抗應力腐蝕的性能。 基本上是沿著高強度、低韌性一高強度、高韌性。高強 2.2 提高主合金元素含量 度、高韌性、耐腐蝕方向發(fā)展,在合金成分設計方面的發(fā) 逐步提高合金中zn含量,尤其是提高合金的2可Mg 展特點是合金化程度越來越高,F(xiàn)e、51等雜質(zhì)含量越來越 比值,調(diào)整Cu含量。比較7075、7475及7050與7055合 低,微量過渡族元素添加越來越合理,最終目標是在大幅 金的成分及性能可以發(fā)現(xiàn),合金性能的改善伴隨著成分 度提高強度的同時保持合金具有優(yōu)良的韌性和抗蝕性。 42!機械工程師 2007年第9期 萬方數(shù)據(jù) 研魂裸討 爆轟超壓載荷下密封連接器的設計與研究 龍建華 (中國工程物理研究院流體物理研究所,四川綿陽621900) 摘 要:針對爆轟超壓狀態(tài)下電纜連接器的密封問題,提出了其設計結(jié)構(gòu),并對其進行了靜態(tài)檢漏與動態(tài)實驗,測試了 密封性與電性能,取得了較好的實驗結(jié)果,實驗表明該類連接器的設計方法可用于類似有密封要求的爆轟實驗中。 關(guān)鍵詞:爆炸沖擊載荷;連接器;密封;設計 中圖分類號:TM216 文獻標識碼:A 文章編號:1002一2333(2007)09一0043一02 DesignandResearchofHermeticalConnectOrunderDetoation0verPressureLOading LONGJian一hua (InstituteofFluidph鄧ics,CAEp,Mianyang62I90(),China) Abstract:TheframeofcableconnectorsweredesignedaccordingtothehermeticalrequirementsHerimeticaland electricalcapabilityoftheconnectorsweremeasuredinstaticleakinganddynamicexperiment,respectively.The resultsindicatedthatthedesignmethodofeonnectorscanbeusedinsuchdetonatingexperiments Keywords:explosionshockloading;connectors;hermetical;design 電纜連接器作為一種電信號連接裝置廣泛應用于日 主要由雙向插接的孔座和插接頭組成。每組13個孔位 常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事和各種物理實驗測試技術(shù)中, (或9個孔位、2個孔位、1個孔位)。13個孔位的插頭 但市場上沒有既能承受爆轟超壓、又能實現(xiàn)高密封性的 有12個是電纜芯線個為共用地線孔位。絕緣 連接器,為此我們自行設計研制了滿足上述要求的連接器。 導向體、隔墊等用絕緣性能和耐壓性好的聚碳酸醋和 本文主要總結(jié)爆轟超壓條件電纜密封連接器的設計 聚四氟乙烯材料,密封件用真空橡皮;大小過渡芯和插 方法,以及后續(xù)的靜態(tài)和動態(tài)密封性能考核實驗結(jié)果。 接頭用彈性較好的QSn6.5一0.1一Y,并且表面鍍鋅(或 1 技術(shù)指標 銀),確保有很好的電性能。 (1)承載11MPa超壓; 3 實驗方法 (2)靜態(tài)密封要求:在0.2MPa壓力(絕對壓力)、充氦 3.1靜態(tài)氣密性實驗 氣50%的條件下,氦質(zhì)譜檢漏漏率lxlo劣Pam·Vs; 我們對多芯及單芯連接器進行了多次靜態(tài)氣密性實 (3)動態(tài)密封要求:零時、零后示蹤氣體SF6的泄漏 驗,主要考核連接器在高壓下的承載能力和密封性能。靜 份額小于 lxlo份9山; 1 12 11 10 9 8 76 5 4 3 2 (4)起爆電纜經(jīng)過密封連接器 后導通性 良好,連接器耐高壓 10kV; (5)密封連接器電性能滿足測 試精度要求。 (6)50oPa的抽線 電纜密封連接器結(jié)構(gòu)圖 2 結(jié)構(gòu)設計 1,插頭 2.螺紋壓套 3.壓環(huán) 4.螺紋接頭 5絕緣導向體1 6-密封墊 7.隔墊 如圖1所示,電纜密封連接器 8.絕緣導向體n g,支承墊 10小過渡芯 11,大過渡芯 12轉(zhuǎn)接板 尸 ﹃ . . 4 一 [參考文獻」 L . J LukasakDA,etaI5trongaluminumalloyshavesAirframeweight 廠 , 一 1 . 1 一 ﹂ . 潘志軍.高強鋁合金的研究現(xiàn)狀及展望 [J〕.鋁加工,2001,24 [J〕.AdvancedMarerialsandProcesses,1991,(10):46一49. F , . . f l e s . (4):39一41. L j 王祝堂,田榮璋.鋁合金及其加工手冊M〔〕.長沙:中南工業(yè)大學 r ﹁ , 一
講稿教程去吧節(jié)1cunit3 sectiona 1a 1cUnit31.pdf
2023-2024學年浙江省杭州市八區(qū)縣小升初數(shù)學試卷(解析版).docx
《中國建筑的特征》課件(共47張PPT)統(tǒng)編版高中語文必修下冊.pdf
高中地理選擇性必修2全冊各章節(jié)課時練習題及章末綜合測驗 含解析.pdf
湖北工業(yè)大學2023-2024學年第2學期《高等數(shù)學(下)》期末試卷(A卷)附標準答案.pdf
原創(chuàng)力文檔創(chuàng)建于2008年,本站為文檔C2C交易模式,即用戶上傳的文檔直接分享給其他用戶(可下載、閱讀),本站只是中間服務平臺,本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人所有。原創(chuàng)力文檔是網(wǎng)絡服務平臺方,若您的權(quán)利被侵害,請發(fā)鏈接和相關(guān)訴求至 電線) ,上傳者九游體育官方網(wǎng)站九游體育官方網(wǎng)站