航空航天鋁合金材的熱處理工藝課件

航空航天鋁合金材的熱處理工藝中色科技蘇州分公司李鵬輝2011.4航空航天鋁合金材的熱處理工藝中色科技蘇州分公司11前言2鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用3熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用4結(jié)束語

主要內(nèi)容1前言2鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用3熱處理工藝在航空航2一、前言

航空航天鋁合金主要指：

軍用飛機(jī)民用飛機(jī)航天器

運(yùn)載火箭

導(dǎo)彈武器一、前言航空航天鋁合金主要指：軍用飛機(jī)民用飛機(jī)3一、前言

典型的航空航天用鋁合金產(chǎn)品預(yù)拉伸板7075蒙皮板模鍛件鍛件、大型整體壁板、大梁型材等。飛機(jī)用材中，鋁材用量占80%以上一、前言典型的航空航天用鋁合金產(chǎn)品預(yù)拉伸板70754一、前言

鋁合金是航天裝備的主要結(jié)構(gòu)材料，一代鋁合金一代高新技術(shù)裝備，歷經(jīng)5代發(fā)展，推動(dòng)了航空航天技術(shù)的發(fā)展（1）第一代－時(shí)效硬化高靜強(qiáng)度；應(yīng)用：運(yùn)5、轟5……（2）第二代－過時(shí)效熱處理高強(qiáng)耐蝕；應(yīng)用：運(yùn)6、轟6、殲11、運(yùn)8….（3）第三代－高純?yōu)榛A(chǔ)，高強(qiáng)高韌耐蝕；應(yīng)用：殲10、梟龍、ARJ21….（4）第四代－以精確控制多尺度第二相為基礎(chǔ)－超強(qiáng)高韌耐蝕抗疲勞鋁合金；應(yīng)用：ARJ21、大運(yùn)機(jī)…（5）正在研發(fā)第五代－具有高淬透性的高綜合性能鋁合金。應(yīng)用：大型運(yùn)載工具等一、前言鋁合金是航天裝備的主要結(jié)構(gòu)材料，一代鋁合金5一、前言隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展和其他材料技術(shù)的發(fā)展，鋁材在性能、規(guī)格方面面臨歷史上最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。鋁合金的發(fā)展以結(jié)構(gòu)的減重、高可靠和長(zhǎng)壽命為目標(biāo)，主攻高強(qiáng)高韌耐蝕抗疲勞高綜合性能、極端環(huán)境的服役性能以及性能均勻、殘余應(yīng)力小的大規(guī)格高性能材料。這就需要通過熱處理工藝精確調(diào)控材料圍觀組織提高鋁合金綜合性能，滿足航空航天工業(yè)發(fā)展對(duì)材料的苛刻要求，其作用至觀重要、不可或缺。一、前言隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展和其他材料技術(shù)的發(fā)展，鋁6二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（1）飛機(jī)上不同部位應(yīng)用的鋁合金表120世紀(jì)歐美國家鋁合金在飛機(jī)不同部位的應(yīng)用情況飛機(jī)上不同部位應(yīng)用的鋁合金主要有2X24，7X75，7X5X等，其合金牌號(hào)及熱處理狀態(tài)隨年代的變化，如表1所示。

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用表120世紀(jì)歐美國家7二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（2）Boeing777客機(jī)所用先進(jìn)鋁合金目前Boeing777客機(jī)所用的主要先進(jìn)鋁合金主要有7055-T77，7150-T77，2X24-T3等，如圖1所示。圖1Boeing777采用的先進(jìn)鋁合金二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用目前Boeing777客8二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（3）客機(jī)A380所用先進(jìn)鋁合金目前空客A380所用的主要先進(jìn)鋁合金主要有70x5、2024等，見圖2及表2所示。圖2空中客機(jī)A380所用主要材料

飛機(jī)結(jié)構(gòu)飛機(jī)型號(hào)上翼面蒙皮桁條下翼面蒙皮桁條機(jī)身蒙皮桁條A380705574497085（后梁）7040（前梁）2024HDT20266013_T785076表2鋁合金在空中客機(jī)A380上的應(yīng)用

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用目前空客A380所用的主9二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（4）ARJ21飛機(jī)各部位采用的鋁合金圖3ARJ21支線客機(jī)主要鋁合金分布示意圖

我國的ARJ21飛機(jī)各部位采用的鋁合金主要包括7050-T74，7150-T77，7055-T77，2XXX-T3等，如圖3所示。

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用圖3ARJ21支線客10二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（5）飛機(jī)上常用鋁合金的特點(diǎn)、用途及狀態(tài)合金牌號(hào)主要特點(diǎn)主要用途主要狀態(tài)1420密度小、抗蝕性好機(jī)身蒙皮和縱梁、座艙、油箱、艙口蓋、地板、翼肋、管道附件2024強(qiáng)度高，有一定耐蝕性，綜合性能較好飛機(jī)蒙皮、骨架、肋梁、螺旋槳元件等飛機(jī)結(jié)構(gòu)件T351、T4、T8512219具有較高的室溫強(qiáng)度和高溫持久強(qiáng)度，熱塑性好，無擠壓效應(yīng)，可焊接，抗腐蝕性差飛機(jī)蒙皮與結(jié)構(gòu)件T31、T37、T87、T851、T35112324高強(qiáng)、高韌飛機(jī)結(jié)構(gòu)件T392524高強(qiáng)、高韌、抗疲勞強(qiáng)度高機(jī)身蒙皮T33003良好的抗腐蝕性能和延展性、密度小發(fā)動(dòng)機(jī)過濾網(wǎng)H225052中等強(qiáng)度、良好的耐蝕性和焊接性、易于加工成形風(fēng)扇葉片、儲(chǔ)油箱H32、H34、H112表3飛機(jī)用主要鋁合金的特點(diǎn)、用途及狀態(tài)

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用合金主要特點(diǎn)主要用途主要11合金牌號(hào)主要特點(diǎn)主要用途主要狀態(tài)7050高強(qiáng)、良好的斷裂韌性和抗腐蝕性能、淬火敏感性低飛機(jī)機(jī)身框架、機(jī)翼蒙皮、艙壁、桁條、加強(qiáng)筋、肋、托架、起落架支承部件、座椅導(dǎo)軌T7651、T7451、T73511、T76511、T74527150高強(qiáng)、優(yōu)良的抗腐蝕性能、優(yōu)良的斷裂韌性和抗疲勞性能飛機(jī)的上翼結(jié)構(gòu)、機(jī)體板梁凸緣、上面外板主翼縱梁、機(jī)身加強(qiáng)件、龍骨梁、座椅導(dǎo)軌T651、T7751、T6511、T77511、T777175高強(qiáng)、良好的抗腐蝕性、優(yōu)良的斷裂韌性飛機(jī)外翼梁、主起落架、前起落架動(dòng)作筒、垂尾接頭T74、T7452、T765117475高強(qiáng)、高韌、好的抗疲勞性能和抗腐蝕性能，具有良好的綜合性能飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼蒙皮、中央翼結(jié)構(gòu)件、翼梁、艙壁、隔板、直升機(jī)艙板、起落架艙門T61、T761、T651、T7651、T73517085高強(qiáng)度鍛造鋁合金，綜合性能高，適合于大截面產(chǎn)品桁條T7651B93пц鑄造和壓力加工狀態(tài)各向異性小、良好的成形性、具有最低的臨界冷速率形狀復(fù)雜的大鍛件、飛機(jī)主起落架閘門的連桿操縱裝置、機(jī)體構(gòu)件、直升機(jī)懸翼夾頭、起落撬、彈射座椅導(dǎo)軌T1(T6)、T3(T73)續(xù)表3飛機(jī)用主要鋁合金的特點(diǎn)、用途及狀態(tài)

合金主要特點(diǎn)主要用途主要狀態(tài)7050高強(qiáng)、良好的斷裂韌性和抗12二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.2鋁合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用圖4運(yùn)載火箭主要鋁材分布示意圖鋁合金在航天領(lǐng)域運(yùn)載火箭上的應(yīng)用，主要有7075、20x4、2219等，如圖4所示。二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用圖4運(yùn)載火箭主要鋁材分13三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

航空航天領(lǐng)域主要應(yīng)用高強(qiáng)高韌2xxx系和7xxx系鋁合金。為了滿足飛機(jī)、運(yùn)載火箭等對(duì)鋁合金材料高強(qiáng)、高韌、耐腐蝕、抗疲勞的要求，除了提高熔煉鑄造技術(shù)，從源頭上保證鑄錠質(zhì)量，以及精密的加工技術(shù)外，還需要對(duì)鋁合金進(jìn)行必要、精確的熱處理。

高強(qiáng)高韌鋁合金熱處理工藝均勻化處理固溶處理時(shí)效處理形變熱處理下面僅以高強(qiáng)高韌7xxx系鋁合金為例，以點(diǎn)代面，對(duì)航空航天鋁合金的熱處理工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用14三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理均勻化處理單級(jí)均勻化二級(jí)均勻化連續(xù)均勻化強(qiáng)化均勻化三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用均勻化處理單級(jí)15三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理圖57x50AA鑄造態(tài)組織（SEM）圖67x50AA單級(jí)均化組織（SEM）

465℃x24h三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖57x516三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理圖87x50AA雙級(jí)均勻化組織（SEM）

465℃x24h+475℃x4h圖77x50AA雙級(jí)均化組織（SEM）

465℃x24h+475℃x2h三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖87x517三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理表4均勻化處理對(duì)合金性能的影響三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用表4均18三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理固溶處理強(qiáng)化固溶高溫預(yù)析出常規(guī)固溶處理復(fù)合固溶處理三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用固溶處理19三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理圖107x50AA常規(guī)固溶組織（OM）470℃圖117x50AA強(qiáng)化固溶組織（OM）450℃x1.5h+480℃x45min圖9常規(guī)固溶和強(qiáng)化固溶原理示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖107x20三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理時(shí)間TsTs′TcTd溫度圖12高溫預(yù)析出原理示意圖圖137x50AA強(qiáng)化固溶組織（OM）450℃x1.5h+480℃x45min+440℃x30min三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用時(shí)間TsTs′T21三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理圖14高溫預(yù)析出處理影響晶界析出相的模型三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖14高溫預(yù)22三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理時(shí)效處理峰值時(shí)效雙級(jí)時(shí)效回歸再時(shí)效高強(qiáng)鋁合金的研制基本上沿著高強(qiáng)度→高強(qiáng)度、高韌性→高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕→高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕、抗疲勞、高綜合性能的路線發(fā)展。隨之熱處理狀態(tài)開發(fā)則是沿著T6→T73→T76→T736(T74)→T77方向進(jìn)展，也即沿著峰值時(shí)效→過時(shí)效→回歸再時(shí)效處理的順序發(fā)展。

三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用時(shí)效處理峰23三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.1時(shí)效溫度和時(shí)間對(duì)時(shí)效強(qiáng)化效果的影響強(qiáng)度時(shí)效溫度強(qiáng)化過時(shí)效圖15溫度對(duì)時(shí)效強(qiáng)化效果的影響（示意圖）t7t1t2t3t4t5t6時(shí)效時(shí)間強(qiáng)度圖16在不同溫度下時(shí)效時(shí)合金的強(qiáng)度與時(shí)效時(shí)間的關(guān)系（t7＞t6＞t5＞t4＞t3＞t2＞t1）三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用強(qiáng)度時(shí)效溫度強(qiáng)化24三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.2峰值時(shí)效圖17高強(qiáng)鋁合金T6態(tài)微觀組織示意圖(a)Al3Zr(b)三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖17高強(qiáng)鋁25三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.3雙級(jí)時(shí)效圖18高強(qiáng)鋁合金雙級(jí)時(shí)效態(tài)微觀組織示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖18高強(qiáng)鋁26三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）固溶處理預(yù)時(shí)效回歸處理再時(shí)效時(shí)間/h溫度/℃圖19RRA處理工藝示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用固溶處理預(yù)時(shí)效回27三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）回歸時(shí)間強(qiáng)度、硬度RRAR圖20在回歸和回歸再時(shí)效過程中強(qiáng)度和硬度變化示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用回歸時(shí)間強(qiáng)度、硬28三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）圖217075鋁合金在RRA處理過程中的顯微組織變化示意圖

(a)峰值時(shí)效（120℃/24h）；(b)回歸處理（200～270℃）；(c)二次峰值時(shí)效（120℃/24h）(h)(i)三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖2170729熱處理狀態(tài)抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）延伸率(％)晶間腐蝕等級(jí)T6(120℃/20h)57253718.94RRA-(190℃/60min)59357110.53T73-（120℃/20h+165

℃/12h）5214859.33三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

表57x5xAA不同時(shí)效處理后性能比較表抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）延伸率(％)晶間腐蝕等級(jí)30三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）1989年美國的Alcoa公司以T77熱處理狀態(tài)為名注冊(cè)了第一個(gè)可工業(yè)應(yīng)用的RRA處理工藝規(guī)范，并將這種工藝用于7150鋁合金的熱處理，并首次將經(jīng)過T77處理的7150鋁合金厚板和擠壓件用于C－17軍用運(yùn)輸機(jī)。第四代高性能鋁合金最關(guān)鍵的T77熱處理技術(shù)我國尚未工業(yè)應(yīng)用。三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用31三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.5形變熱處理形變熱處理是通過塑性變形和熱處理相結(jié)合的工藝，用于改善過渡沉淀相的分布及合金的精細(xì)結(jié)構(gòu)，以獲得較高的強(qiáng)韌性及抗蝕性。最早的工藝是由Wert等人在1981提出．該工藝主要適用宇航結(jié)構(gòu)的合金。實(shí)踐表明，形變熱處理改善7050、7475合金力學(xué)性能具有明顯的效果。

三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用32四、結(jié)束語綜上，本人認(rèn)為，為了滿足航空航天工業(yè)的發(fā)展，必須繼續(xù)大力發(fā)展鋁合金熱處理工藝技術(shù)，保證其競(jìng)爭(zhēng)力。目前，鋁合金熱處理工藝技術(shù)國外已經(jīng)發(fā)展到370余種，我國僅有100余種。第四代高性能鋁合金最關(guān)鍵的T77熱處理技術(shù)我國尚未工業(yè)應(yīng)用。世界鋁合金熱處理工藝技術(shù)在發(fā)展的同時(shí)，我國應(yīng)該以生產(chǎn)“大飛機(jī)”為契機(jī)，開發(fā)先進(jìn)的熱處理工藝技術(shù)，提高鋁材的綜合性能，滿足國內(nèi)航空航天工業(yè)對(duì)鋁合金性能的要求。四、結(jié)束語綜上，本人認(rèn)為，為了滿足航331、有事業(yè)的峰巒上，有汗水的溪流飛淌；在智慧的珍珠里，有勤奮的心血閃光。2、人們走過的每一個(gè)足跡，都是自己生命的留言；留給今天翻過的日歷，留給未來永久的歷史。3、人生是一座可以采掘開拓的金礦，但總是因?yàn)槿藗兊那趭^程度不同，給予人們的回報(bào)也不相同。4、理想之風(fēng)扯滿人生的帆；奮斗之桿舉起理想之旗。5、人應(yīng)該學(xué)會(huì)走自己的路，但更應(yīng)該掌握手中的羅盤。6、不能因?yàn)槿松牡缆房部?，就使自己的身軀變得彎曲；不能因?yàn)樯畹臍v程漫長(zhǎng)，就使求索的腳步遲緩。7、人生的意義在理想的光輝中閃爍；生命的價(jià)值在創(chuàng)造的生活中閃現(xiàn)。8、只有走完平凡的路程，才能達(dá)到偉大的目標(biāo)。9、奮斗目標(biāo)是人生的精神支柱。10、共同的事業(yè)，共同的斗爭(zhēng)，可以使人們產(chǎn)生忍受一切的力量。——奧斯特洛夫斯基11、屬于每個(gè)人的道路，都在每個(gè)人的足下；屬于每個(gè)人的歷史，都在每個(gè)人的身后。12、終于有一天，海水和淚都是甜的。13、有志者自有千方百計(jì)，無志者只有千難萬難。14、貧不足羞，可羞是貧而無志?！獏卫?5、人，只要有一種信念，有所追求，什么艱苦都能忍受，什么環(huán)境也都能適應(yīng)?！×?6、人生的途程是遙遠(yuǎn)的，只要雙腳不息地前行，道路就會(huì)向遠(yuǎn)方延伸。17、理想是人生的堅(jiān)實(shí)支柱，如果失去了生活的理想，精神也就會(huì)隨之而癱瘓。18、目標(biāo)不是都能達(dá)到的，但它可以作為瞄準(zhǔn)點(diǎn)。28、我學(xué)習(xí)了一生，現(xiàn)在我還在學(xué)習(xí)，而將來，只要我還有精力，我還要學(xué)習(xí)下去?！?jiǎng)e林斯基

29、任何時(shí)候我也不會(huì)滿足，越是讀書，就越是深刻的感到不滿足，越是感到自己的知識(shí)貧乏?！R克思

30、外國語是人生斗爭(zhēng)的一種武器。——馬克思

31、學(xué)習(xí)這件事不在乎有沒有人教你，最重要的是在于你自己有沒有覺悟和恒心?！ú紶?/p>

32、筆落驚風(fēng)雨,詩成泣鬼神?！鸥?/p>

33、別裁偽體親風(fēng)雅,轉(zhuǎn)益多師是汝師。——杜甫28、我學(xué)習(xí)了一生，現(xiàn)在我還在學(xué)習(xí)，而將來，只要我還有精力，我還要學(xué)習(xí)下去?！?jiǎng)e林斯基

29、任何時(shí)候我也不會(huì)滿足，越是讀書，就越是深刻的感到不滿足，越是感到自己的知識(shí)貧乏?！R克思

30、外國語是人生斗爭(zhēng)的一種武器。——馬克思

31、學(xué)習(xí)這件事不在乎有沒有人教你，最重要的是在于你自己有沒有覺悟和恒心。——法布爾

32、筆落驚風(fēng)雨,詩成泣鬼神?！鸥?/p>

33、別裁偽體親風(fēng)雅,轉(zhuǎn)益多師是汝師。——杜甫1、有事業(yè)的峰巒上，有汗水的溪流飛淌；在智慧的珍珠里，有勤奮34航空航天鋁合金材的熱處理工藝中色科技蘇州分公司李鵬輝2011.4航空航天鋁合金材的熱處理工藝中色科技蘇州分公司351前言2鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用3熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用4結(jié)束語

主要內(nèi)容1前言2鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用3熱處理工藝在航空航36一、前言

航空航天鋁合金主要指：

軍用飛機(jī)民用飛機(jī)航天器

運(yùn)載火箭

導(dǎo)彈武器一、前言航空航天鋁合金主要指：軍用飛機(jī)民用飛機(jī)37一、前言

典型的航空航天用鋁合金產(chǎn)品預(yù)拉伸板7075蒙皮板模鍛件鍛件、大型整體壁板、大梁型材等。飛機(jī)用材中，鋁材用量占80%以上一、前言典型的航空航天用鋁合金產(chǎn)品預(yù)拉伸板707538一、前言

鋁合金是航天裝備的主要結(jié)構(gòu)材料，一代鋁合金一代高新技術(shù)裝備，歷經(jīng)5代發(fā)展，推動(dòng)了航空航天技術(shù)的發(fā)展（1）第一代－時(shí)效硬化高靜強(qiáng)度；應(yīng)用：運(yùn)5、轟5……（2）第二代－過時(shí)效熱處理高強(qiáng)耐蝕；應(yīng)用：運(yùn)6、轟6、殲11、運(yùn)8….（3）第三代－高純?yōu)榛A(chǔ)，高強(qiáng)高韌耐蝕；應(yīng)用：殲10、梟龍、ARJ21….（4）第四代－以精確控制多尺度第二相為基礎(chǔ)－超強(qiáng)高韌耐蝕抗疲勞鋁合金；應(yīng)用：ARJ21、大運(yùn)機(jī)…（5）正在研發(fā)第五代－具有高淬透性的高綜合性能鋁合金。應(yīng)用：大型運(yùn)載工具等一、前言鋁合金是航天裝備的主要結(jié)構(gòu)材料，一代鋁合金39一、前言隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展和其他材料技術(shù)的發(fā)展，鋁材在性能、規(guī)格方面面臨歷史上最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。鋁合金的發(fā)展以結(jié)構(gòu)的減重、高可靠和長(zhǎng)壽命為目標(biāo)，主攻高強(qiáng)高韌耐蝕抗疲勞高綜合性能、極端環(huán)境的服役性能以及性能均勻、殘余應(yīng)力小的大規(guī)格高性能材料。這就需要通過熱處理工藝精確調(diào)控材料圍觀組織提高鋁合金綜合性能，滿足航空航天工業(yè)發(fā)展對(duì)材料的苛刻要求，其作用至觀重要、不可或缺。一、前言隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展和其他材料技術(shù)的發(fā)展，鋁40二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（1）飛機(jī)上不同部位應(yīng)用的鋁合金表120世紀(jì)歐美國家鋁合金在飛機(jī)不同部位的應(yīng)用情況飛機(jī)上不同部位應(yīng)用的鋁合金主要有2X24，7X75，7X5X等，其合金牌號(hào)及熱處理狀態(tài)隨年代的變化，如表1所示。

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用表120世紀(jì)歐美國家41二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（2）Boeing777客機(jī)所用先進(jìn)鋁合金目前Boeing777客機(jī)所用的主要先進(jìn)鋁合金主要有7055-T77，7150-T77，2X24-T3等，如圖1所示。圖1Boeing777采用的先進(jìn)鋁合金二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用目前Boeing777客42二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（3）客機(jī)A380所用先進(jìn)鋁合金目前空客A380所用的主要先進(jìn)鋁合金主要有70x5、2024等，見圖2及表2所示。圖2空中客機(jī)A380所用主要材料

飛機(jī)結(jié)構(gòu)飛機(jī)型號(hào)上翼面蒙皮桁條下翼面蒙皮桁條機(jī)身蒙皮桁條A380705574497085（后梁）7040（前梁）2024HDT20266013_T785076表2鋁合金在空中客機(jī)A380上的應(yīng)用

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用目前空客A380所用的主43二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（4）ARJ21飛機(jī)各部位采用的鋁合金圖3ARJ21支線客機(jī)主要鋁合金分布示意圖

我國的ARJ21飛機(jī)各部位采用的鋁合金主要包括7050-T74，7150-T77，7055-T77，2XXX-T3等，如圖3所示。

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用圖3ARJ21支線客44二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用（5）飛機(jī)上常用鋁合金的特點(diǎn)、用途及狀態(tài)合金牌號(hào)主要特點(diǎn)主要用途主要狀態(tài)1420密度小、抗蝕性好機(jī)身蒙皮和縱梁、座艙、油箱、艙口蓋、地板、翼肋、管道附件2024強(qiáng)度高，有一定耐蝕性，綜合性能較好飛機(jī)蒙皮、骨架、肋梁、螺旋槳元件等飛機(jī)結(jié)構(gòu)件T351、T4、T8512219具有較高的室溫強(qiáng)度和高溫持久強(qiáng)度，熱塑性好，無擠壓效應(yīng)，可焊接，抗腐蝕性差飛機(jī)蒙皮與結(jié)構(gòu)件T31、T37、T87、T851、T35112324高強(qiáng)、高韌飛機(jī)結(jié)構(gòu)件T392524高強(qiáng)、高韌、抗疲勞強(qiáng)度高機(jī)身蒙皮T33003良好的抗腐蝕性能和延展性、密度小發(fā)動(dòng)機(jī)過濾網(wǎng)H225052中等強(qiáng)度、良好的耐蝕性和焊接性、易于加工成形風(fēng)扇葉片、儲(chǔ)油箱H32、H34、H112表3飛機(jī)用主要鋁合金的特點(diǎn)、用途及狀態(tài)

二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用合金主要特點(diǎn)主要用途主要45合金牌號(hào)主要特點(diǎn)主要用途主要狀態(tài)7050高強(qiáng)、良好的斷裂韌性和抗腐蝕性能、淬火敏感性低飛機(jī)機(jī)身框架、機(jī)翼蒙皮、艙壁、桁條、加強(qiáng)筋、肋、托架、起落架支承部件、座椅導(dǎo)軌T7651、T7451、T73511、T76511、T74527150高強(qiáng)、優(yōu)良的抗腐蝕性能、優(yōu)良的斷裂韌性和抗疲勞性能飛機(jī)的上翼結(jié)構(gòu)、機(jī)體板梁凸緣、上面外板主翼縱梁、機(jī)身加強(qiáng)件、龍骨梁、座椅導(dǎo)軌T651、T7751、T6511、T77511、T777175高強(qiáng)、良好的抗腐蝕性、優(yōu)良的斷裂韌性飛機(jī)外翼梁、主起落架、前起落架動(dòng)作筒、垂尾接頭T74、T7452、T765117475高強(qiáng)、高韌、好的抗疲勞性能和抗腐蝕性能，具有良好的綜合性能飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼蒙皮、中央翼結(jié)構(gòu)件、翼梁、艙壁、隔板、直升機(jī)艙板、起落架艙門T61、T761、T651、T7651、T73517085高強(qiáng)度鍛造鋁合金，綜合性能高，適合于大截面產(chǎn)品桁條T7651B93пц鑄造和壓力加工狀態(tài)各向異性小、良好的成形性、具有最低的臨界冷速率形狀復(fù)雜的大鍛件、飛機(jī)主起落架閘門的連桿操縱裝置、機(jī)體構(gòu)件、直升機(jī)懸翼夾頭、起落撬、彈射座椅導(dǎo)軌T1(T6)、T3(T73)續(xù)表3飛機(jī)用主要鋁合金的特點(diǎn)、用途及狀態(tài)

合金主要特點(diǎn)主要用途主要狀態(tài)7050高強(qiáng)、良好的斷裂韌性和抗46二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

2.2鋁合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用圖4運(yùn)載火箭主要鋁材分布示意圖鋁合金在航天領(lǐng)域運(yùn)載火箭上的應(yīng)用，主要有7075、20x4、2219等，如圖4所示。二、鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用圖4運(yùn)載火箭主要鋁材分47三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

航空航天領(lǐng)域主要應(yīng)用高強(qiáng)高韌2xxx系和7xxx系鋁合金。為了滿足飛機(jī)、運(yùn)載火箭等對(duì)鋁合金材料高強(qiáng)、高韌、耐腐蝕、抗疲勞的要求，除了提高熔煉鑄造技術(shù)，從源頭上保證鑄錠質(zhì)量，以及精密的加工技術(shù)外，還需要對(duì)鋁合金進(jìn)行必要、精確的熱處理。

高強(qiáng)高韌鋁合金熱處理工藝均勻化處理固溶處理時(shí)效處理形變熱處理下面僅以高強(qiáng)高韌7xxx系鋁合金為例，以點(diǎn)代面，對(duì)航空航天鋁合金的熱處理工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用48三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理均勻化處理單級(jí)均勻化二級(jí)均勻化連續(xù)均勻化強(qiáng)化均勻化三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用均勻化處理單級(jí)49三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理圖57x50AA鑄造態(tài)組織（SEM）圖67x50AA單級(jí)均化組織（SEM）

465℃x24h三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖57x550三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理圖87x50AA雙級(jí)均勻化組織（SEM）

465℃x24h+475℃x4h圖77x50AA雙級(jí)均化組織（SEM）

465℃x24h+475℃x2h三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖87x551三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.1均勻化處理表4均勻化處理對(duì)合金性能的影響三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用表4均52三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理固溶處理強(qiáng)化固溶高溫預(yù)析出常規(guī)固溶處理復(fù)合固溶處理三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用固溶處理53三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理圖107x50AA常規(guī)固溶組織（OM）470℃圖117x50AA強(qiáng)化固溶組織（OM）450℃x1.5h+480℃x45min圖9常規(guī)固溶和強(qiáng)化固溶原理示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖107x54三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理時(shí)間TsTs′TcTd溫度圖12高溫預(yù)析出原理示意圖圖137x50AA強(qiáng)化固溶組織（OM）450℃x1.5h+480℃x45min+440℃x30min三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用時(shí)間TsTs′T55三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.2固溶處理圖14高溫預(yù)析出處理影響晶界析出相的模型三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖14高溫預(yù)56三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理時(shí)效處理峰值時(shí)效雙級(jí)時(shí)效回歸再時(shí)效高強(qiáng)鋁合金的研制基本上沿著高強(qiáng)度→高強(qiáng)度、高韌性→高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕→高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕、抗疲勞、高綜合性能的路線發(fā)展。隨之熱處理狀態(tài)開發(fā)則是沿著T6→T73→T76→T736(T74)→T77方向進(jìn)展，也即沿著峰值時(shí)效→過時(shí)效→回歸再時(shí)效處理的順序發(fā)展。

三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用時(shí)效處理峰57三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.1時(shí)效溫度和時(shí)間對(duì)時(shí)效強(qiáng)化效果的影響強(qiáng)度時(shí)效溫度強(qiáng)化過時(shí)效圖15溫度對(duì)時(shí)效強(qiáng)化效果的影響（示意圖）t7t1t2t3t4t5t6時(shí)效時(shí)間強(qiáng)度圖16在不同溫度下時(shí)效時(shí)合金的強(qiáng)度與時(shí)效時(shí)間的關(guān)系（t7＞t6＞t5＞t4＞t3＞t2＞t1）三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用強(qiáng)度時(shí)效溫度強(qiáng)化58三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.2峰值時(shí)效圖17高強(qiáng)鋁合金T6態(tài)微觀組織示意圖(a)Al3Zr(b)三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖17高強(qiáng)鋁59三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.3雙級(jí)時(shí)效圖18高強(qiáng)鋁合金雙級(jí)時(shí)效態(tài)微觀組織示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖18高強(qiáng)鋁60三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）固溶處理預(yù)時(shí)效回歸處理再時(shí)效時(shí)間/h溫度/℃圖19RRA處理工藝示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用固溶處理預(yù)時(shí)效回61三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）回歸時(shí)間強(qiáng)度、硬度RRAR圖20在回歸和回歸再時(shí)效過程中強(qiáng)度和硬度變化示意圖三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用回歸時(shí)間強(qiáng)度、硬62三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）圖217075鋁合金在RRA處理過程中的顯微組織變化示意圖

(a)峰值時(shí)效（120℃/24h）；(b)回歸處理（200～270℃）；(c)二次峰值時(shí)效（120℃/24h）(h)(i)三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用圖2170763熱處理狀態(tài)抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）延伸率(％)晶間腐蝕等級(jí)T6(120℃/20h)57253718.94RRA-(190℃/60min)59357110.53T73-（120℃/20h+165

℃/12h）5214859.33三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

表57x5xAA不同時(shí)效處理后性能比較表抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）延伸率(％)晶間腐蝕等級(jí)64三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.4回歸在時(shí)效處理（RRA）1989年美國的Alcoa公司以T77熱處理狀態(tài)為名注冊(cè)了第一個(gè)可工業(yè)應(yīng)用的RRA處理工藝規(guī)范，并將這種工藝用于7150鋁合金的熱處理，并首次將經(jīng)過T77處理的7150鋁合金厚板和擠壓件用于C－17軍用運(yùn)輸機(jī)。第四代高性能鋁合金最關(guān)鍵的T77熱處理技術(shù)我國尚未工業(yè)應(yīng)用。三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用65三、熱處理工藝在航空航天鋁合金上的應(yīng)用

3.3時(shí)效處理

3.3.5形變熱處理形變