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喷射沉积成型技术综述

   日期:2019-02-22     浏览:890    评论:0    
4.1、7000系高强铝合金
7000 系铝合金是20世纪60年代国际上以航空航天用材为背景研制并发展起来的一类高强高韧铝合金材料。科研工作者发现:通过提高7000 系铝合金中Zn 元素的含量,采用超合金化手段可有效地改善合金的综合性能,工业发达国家由此相继开发出了7049,7050,7076,7178 等具有较高Zn含量的7000系铝合金,并结合对传统铸造及变形加工、后续热处理工艺的不断优化改进,使7000 系铝合金的极限抗拉强度范围从早期的500­–580 MPa 提高至630-680 MPa,同时材料的塑性、断裂韧性和耐腐蚀性能也得到提高,进一步扩大了高强铝合金在国防工业领域的应用范围。
在7000 系铝合金方面,以美国、日本、英国、德国、法国、意大利为代表的工业发达国家均在90年代初采用喷射沉积技术开发成功了含Zn 量8%(质量分数)以上(最高达14%),σb为780-830 MPa,δ为10%-13%的新一代超高强7000系铝合金产品,并已投人大批量生产, 被广泛用于制造各种航空航天器中的结构部件、高速列车挂钩、赛车和其它体育竞技器材中的零部件等,奠定了新一代超高强7000系铝合金在轻质高强材料发展过程中的重要地位。
喷射沉积7000系铝合金的力学性能比常规IM工艺高出30%以上,是取代常规高强铝合金和部分替代钛合金、高强钢的理想材料。但是,国外的相关资料中,在民用航空工业中需求最大的7000系铝合金仍采用IM 工艺,但在材料纯度/成分、热处理工艺及后期变形处理技术上作了较大的调整。究其原因, 一是国外常规IM 工艺和RS/PM 铝合金比较成熟的技术和市场, 二是喷射沉积产品产量的限制无法实现大规模商用。在国内则不同,RS/PM 技术在内高端铝合金产品技术和市场处于成长期, 喷射沉积技术与RS/PM 技术及高技术含量的IM 技术处于同一起跑线,是机遇和挑战并存的大好时期。
4.2、Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金
耐热铝合金由于具有良好的室温和高温强度,已在航空航天领域得到广泛应用。最初耐热铝合金是美国Allied Signal 公司于70 年代采用RS/PM 工艺开发的FVS 系耐热铝合金, 并注册牌号8009 和8012。Allied Signal 公司已制备出准300mm×500mm 质量为150 kg 的商用合金坯锭,通过锻造、旋压工艺变形处理后制成弹道导弹再入舱壳体、头锥,战斗机轮胎制动器支撑壳,航空发动机前匣体;通过拔丝工艺制备成航空航天用铆接件。90 年代,英国国防鉴定研究局的“铝基复合材料在导弹中应用”的技术演示中,明确指出Al-Fe-V-Si系耐热铝合金与传统的SiCP增强2000 系铝合金相比,具有明显的高温强度和刚度,尽管在室温下其比强度和比刚度不及钛合金和高强钢,但在350℃温度下,Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金的比强度超过钢和钛,如果使用Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金制造导弹弹体可减少质量20%-35%。
喷射沉积工艺制备的Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金的力学性能不及RS/PM 工艺的。这和Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金的强化机理有关,该合金的合金化程度很高,采用RS 工艺制粉时形成超过饱和固溶体,析出弥散细小的热稳定强化相, 比较理想的组织是Al13(FeV)3Si,该组织所占体积分数可达30%左右,其最大特点是在400 ℃左右的温度下几乎不长大, 这是Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金具有优异高温热强度的本质。喷射沉积Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金强度偏低的原因是,由于其冷却速度不及RS 工艺,而形成偏大Al13(FeV)3Si 相的缘故。目前国内学者正在研究通过调整工艺途径和添加促进形成细小Al13(FeV)3Si 相合金元素的途径来提高喷射沉积Al-Fe-V-Si 系耐热铝合金常、高温强度。
 
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