Công nghệ vật liệu hợp kim nhôm hàng không
Kịch bản sử dụng cuối cùng của hợp kim nhôm có liên quan trực tiếp đến toàn bộ quá trình sản xuất và các kịch bản ứng dụng khác nhau phụ thuộc vào việc kiểm soát quy trình của quy trình sản xuất, tức là quy trình xử lý.
01, quy trình sản xuất hồ sơ ép đùn hợp kim nhôm cường độ cao
Hợp kim nhôm cường độ cao có nhiều dạng khác nhau trong quá trình ứng dụng, chủ yếu là nhôm định hình, tấm nhôm, bột in 3D và các dạng khác. Trong số đó, cấu hình hợp kim nhôm có các đặc tính tuyệt vời như trọng lượng nhẹ, độ bền cao và quy trình hàn hoàn thiện.Nhômhồ sơ có thể được sử dụng rộng rãi như các bộ phận chịu lực kết cấu lớn trong lĩnh vực vận chuyển hàng không vũ trụ và đường sắt. Quy trình sản xuất nhôm định hình chủ yếu áp dụng quy trình đúc đùn liên tục để nâng cao hiệu quả sản xuất và định hướng ứng suất trước để cải thiện tính chất cơ học của hồ sơ. Trong quá trình ép đùn các cấu hình nhôm, trong phương pháp ép đùn liên tục với nhiều chu kỳ ép đùn, một giao diện sẽ được hình thành giữa hai phôi đùn liền kề, làm cho chiều dài mở rộng của giao diện trong cấu hình tăng lên, bởi vì mối hàn ngang sẽ ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của các cấu hình nhôm, dẫn đến tuổi thọ mỏi giảm mạnh.
02, quá trình xử lý nhiệt
Hiệu suất toàn diện của vật liệu hợp kim nhôm để cải thiện tỷ lệ thành phần vật liệu, ở mức độ lớn phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật trong quá trình kiểm soát quy trình sản xuất, phương pháp xử lý nhiệt thích hợp có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu suất toàn diện của vật liệu hợp kim nhôm, do đó, hiệu suất khác nhau yêu cầu của hợp kim nhôm cần được phát triển công nghệ xử lý nhiệt phù hợp để nâng cao hiệu suất toàn diện của vật liệu hợp kim nhôm.
Sử dụng quy trình ủ đồng nhất ở nhiệt độ cao để xử lý hợp kim nhôm, pha tăng cường lão hóa và pha không cân bằng còn sót lại có thể được hòa tan rắn vào ma trận ở mức tối đa và sự phân bố đồng đều của chúng có thể làm tăng nồng độ dung dịch rắn sau dung dịch rắn và đạt được tác dụng cải thiện lão hóa tăng cường. Đồng thời, theo quy trình xử lý nhiệt kết hợp của các vật rèn hợp kim nhôm lớn, cụ thể là biến dạng nóng, đồng nhất nhiệt độ cao trung gian và quy trình xử lý dung dịch nhiệt độ cao, toàn bộ thiết kế tham số quy trình xử lý nhiệt có thể cải thiện độ bền và cải thiện hiệu suất ăn mòn ứng suất .
Tổng quanhợp kim nhôm rắnQuá trình xử lý dung dịch được chia thành hai loại: xử lý dung dịch rắn thông thường và xử lý dung dịch rắn tổng hợp, trong đó xử lý dung dịch rắn tổng hợp đề cập đến việc tăng cường dung dịch rắn và xử lý trước kết tủa ở nhiệt độ cao. Trong giai đoạn đúc phôi sớm, quá trình ủ đồng nhất của xử lý nhiệt độ thông thường và xử lý nhiệt độ thấp có thể kiểm soát sự kết tủa của các nguyên tố chuyển tiếp và các nguyên tố chuyển tiếp có tác dụng ức chế rõ ràng đối với quá trình kết tinh lại, có thể cải thiện hiệu quả tăng cường cấu trúc của hợp kim thành một ở một mức độ nhất định, sau đó cải thiện độ bền gãy và khả năng chống ăn mòn ứng suất của hợp kim, đồng thời làm suy yếu tính dị hướng của vật liệu một cách hiệu quả.
Quá trình xử lý lão hóa trong xử lý nhiệt của hợp kim nhôm cường độ cao cũng đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất của hợp kim nhôm, và có ba hình thức xử lý lão hóa chính là lão hóa đỉnh điểm, lão hóa lưỡng cực và hồi quy. Mục tiêu của việc phát triển xử lý lão hóa là làm cho hợp kim nhôm có độ bền cao hơn, độ dẻo dai cao hơn, khả năng chống ăn mòn và chống mỏi cao hơn cũng như các đặc tính toàn diện cao khác, sự phát triển trạng thái xử lý nhiệt theo hướng từ T6 đến T73 đến T76 đến T736 đến T77 , điều trị lão hóa là từ giai đoạn phát triển lão hóa cao nhất đến lão hóa quá mức và sau đó quay trở lại điều trị tái lão hóa để phát triển tuần tự.
Nhiệt độ và thời gian lão hóa có ảnh hưởng đến tác động tăng cường lão hóa. Các quy trình xử lý lão hóa khác nhau có thể ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền kéo, cường độ năng suất, độ giãn dài và mức độ ăn mòn giữa các hạt của hợp kim nhôm. Ngay từ năm 1989, Alcoa đã đăng ký và công bố thông số kỹ thuật quy trình xử lý RRA đầu tiên với tên trạng thái xử lý nhiệt là T77, đây cũng là ứng dụng công nghiệp đầu tiên của thông số kỹ thuật quy trình xử lý nhiệt, thông số kỹ thuật quy trình này có thể được sử dụng làm thông số kỹ thuật xử lý nhiệt hướng dẫn vận hành quy trình cho hợp kim nhôm 7150. Tấm dày hợp kim nhôm 7150 và các bộ phận ép đùn được sản xuất theo quy trình này được sử dụng rộng rãi trong máy bay vận tải quân sự C-17. Tại Trung Quốc, công nghệ chủ chốt của hợp kim nhôm hiệu suất cao sử dụng công nghệ xử lý nhiệt T77 vẫn đang trong quá trình phát triển và chưa được công nghiệp hóa.
Quá trình xử lý nhiệt cũng bao gồm xử lý nhiệt biến dạng, xử lý nhiệt biến dạng thông qua sự kết hợp giữa biến dạng nhựa nhiệt dẻo và quá trình xử lý nhiệt, việc sử dụng xử lý nhiệt biến dạng có thể được sử dụng để cải thiện sự phân bố pha kết tủa chuyển tiếp và cấu trúc mịn của hợp kim bên trong , xử lý nhiệt biến dạng hợp lý có thể làm cho hợp kim nhôm có được độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn cao hơn. Quá trình xử lý nhiệt biến dạng đã được đề xuất ngay từ năm 1981, chủ yếu được sử dụng trong các hợp kim kết cấu hàng không vũ trụ. Việc xử lý nhiệt biến dạng có tác dụng rõ rệt trong việc cải thiện tính chất cơ học của hợp kim 7050 và 7475.
Ở Trung Quốc, chỉ có hơn 100 loại quy trình xử lý nhiệt hợp kim nhôm, và vẫn còn một khoảng cách rất xa so với hơn 370 loại nước ngoài. Chúng ta nên tăng cường phát triển quy trình xử lý nhiệt và rút ngắn khoảng cách với công nghệ xử lý nhiệt cơ bản hợp kim nhôm ở các nước phát triển.
03, quy trình in 3D hợp kim nhôm cường độ cao
Sự phát triển của công nghệ xử lý hợp kim nhôm cường độ cao tự động, hiệu quả cao và chi phí thấp đã nhận được sự chú ý của ngành hàng không vũ trụ, và công nghệ in 3D hợp kim nhôm hoặc hợp kim titan quy mô lớn là trọng tâm của sự chú ý hàng không vũ trụ hiện nay. Công nghệ in 3D, với tư cách là một công nghệ chiến lược đầy triển vọng ở Trung Quốc, đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các ứng dụng kỹ thuật.
Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, mặc dùhợp kim nhômcó số lượng ứng dụng lớn, nhưng quá trình ứng dụng thực tế so với hợp kim titan và vật liệu composite có một số nhược điểm nhất định, chẳng hạn như hợp kim nhôm tiếp xúc với hơn 160 độ trong ứng dụng các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn, tính chất mỏi sẽ giảm, và với việc kéo dài thời gian sử dụng sẽ mềm mại và lão hóa. Do đó, cần phải làm rất nhiều việc để cải thiện hiệu suất toàn diện của hợp kim nhôm trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.
Thông qua sự trưởng thành không ngừng của công nghệ in 3D, sự phát triển của bột hợp kim nhôm có độ bền cao cũng đang tiếp tục, các vật liệu hợp kim nhôm mới tiếp tục xuất hiện và tiếp tục nâng cao hiệu suất ở những đỉnh cao mới. Ví dụ, Amaero HOT Al, một loại hợp kim nhôm mới do Amaero và Đại học Monash ở Úc cùng phát triển, có thể đạt được độ ổn định lâu dài ở 260 độ C sau khi in 3D, sau đó tiếp tục trải qua quá trình xử lý nhiệt và làm cứng theo tuổi. Sự phát triển của vật liệu mới hợp kim nhôm cường độ cao thương mại để thích ứng với quy trình in 3D nhằm đạt được hiệu suất sản xuất thông minh của hợp kim nhôm có hình dạng rất phức tạp và có thể điều khiển được đã trở thành xu hướng phát triển chính trong tương lai. Triển vọng phát triển in 3D hợp kim nhôm có thể được mong đợi, chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và quân sự.
