航空用アルミニウム合金材料技術

アルミニウム合金の最終的な使用シナリオは生産プロセス全体に直接関係しており、さまざまな応用シナリオは生産プロセス、つまり加工プロセスのプロセス制御に依存します。

01、高強度アルミニウム合金押出形材の製造工程

高強度アルミニウム合金は、応用プロセスにおいてさまざまな形状を持ち、主にアルミニウムプロファイル、アルミニウム板、3D プリンティングパウダーなどの形状になります。 中でもアルミニウム合金形材は、軽量、高強度、成熟した溶接プロセスなどの優れた特性を持っています。アルミニウムプロファイルは、航空宇宙および鉄道輸送分野の大型構造軸受部品として広く使用できます。 アルミニウムプロファイルの製造プロセスは、主に連続引抜成形プロセスを採用して、生産効率とプレストレス配向を向上させ、プロファイルの機械的特性を向上させます。 アルミニウム形材の押出工程において、複数回の押出サイクルによる連続押出法では、横溶接が大きな影響を与えるため、隣接する2つの押出ビレット間に界面が形成され、その界面の延在長が長くなります。アルミニウムプロファイルの耐用年数が長くなり、疲労寿命が急激に低下します。

02、熱処理工程

材料組成比を向上させるためのアルミニウム合金材料の総合的な性能は、生産プロセス制御におけるプロセス技術パラメータに大きく依存し、適切な熱処理方法はアルミニウム合金材料の総合的な性能に大きな影響を与えるため、さまざまな性能が求められます。アルミニウム合金の要求を満たすためには、アルミニウム合金材料の総合的な性能を向上させるために適切な熱処理技術を開発する必要があります。

アルミニウム合金の処理に高温均質化焼鈍プロセスを使用すると、時効強化相と残留非平衡相をマトリックスに最大限に固溶させることができ、それらの均一な分布により固溶後の固溶濃度を高めることができ、老化強化の改善効果。 同時に、大型アルミニウム合金鍛造品の熱処理プロセス、つまり熱間変形、中間高温均質化、高温溶体化処理プロセスを組み合わせた熱処理プロセスパラメータ設計により、強度を向上させ、応力腐食性能を向上させることができます。 。

一般的なアルミニウム合金固体溶体化処理プロセスは通常の固溶体処理と複合固溶体処理の2種類に分けられ、このうち複合固溶体処理とは固溶強化と高温析出処理を指します。 インゴット鋳造の初期段階では、常温処理と低温処理の均質化焼鈍プロセスにより遷移元素の析出を制御でき、遷移元素には再結晶に対する明らかな抑制効果があり、合金の基礎組織強化効果を向上させることができます。ある程度まで合金の破壊靱性と耐応力腐食性を向上させ、材料の異方性を効果的に弱めます。

高強度アルミニウム合金の熱処理における時効処理もアルミニウム合金の性能に重要な役割を果たしており、時効処理には主にピーク時効、双極時効、回帰再時効の3つの形式があります。 時効処理の開発目標は、アルミニウム合金の高強度、高靱性、高耐食性、耐疲労性などの高度な総合特性を実現することであり、熱処理状態の開発はT6→T73→T76→T736→T77の方向に沿っています。 、老化治療は、老化のピークから過老化、そして再老化治療に戻り、順次発症します。

時効温度と時効時間は時効強化の効果に影響を与えます。 さまざまな時効処理プロセスは、アルミニウム合金の引張強さ、降伏強さ、伸び、粒界腐食グレードに直接影響を与える可能性があります。 1989 年には、アルコアは T77 の熱処理状態の名前を付けた最初の RRA 処理プロセス仕様を登録および宣言しました。これは、熱処理プロセス仕様の最初の産業応用でもあり、このプロセス仕様は熱処理として使用できます。 7150 アルミニウム合金のプロセス操作ガイド。 このプロセスで製造された 7150 アルミニウム合金の厚板と押出部品は、C-17 軍用輸送機に広く使用されています。 中国では、T77熱処理技術を用いた高性能アルミニウム合金の基幹技術はまだ開発途上にあり、工業化されていない。

熱処理プロセスには変形熱処理も含まれます。変形熱処理は熱可塑性変形と熱処理プロセスを組み合わせたものです。変形熱処理を使用すると、合金内部の遷移析出相の分布と微細構造を改善できます。 、合理的な変形熱処理により、アルミニウム合金はより高い強度、靭性、耐食性を得ることができます。 変形熱処理プロセスは 1981 年に提案され、主に航空宇宙用構造合金に使用されています。 変形熱処理は、7050 および 7475 合金の機械的特性の向上に明らかな効果をもたらします。

中国にはアルミニウム合金の熱処理プロセスが100種類以上しかなく、370種類以上の外国とは依然として大きな差があります。 熱処理プロセスの開発を促進し、先進国におけるアルミニウム合金の基礎熱処理技術の距離を縮めなければなりません。

03、高強度アルミニウム合金3Dプリントプロセス

低コスト、高効率、自動化された高強度アルミニウム合金プロセス技術の開発は航空宇宙分野で注目を集めており、大規模アルミニウム合金またはチタン合金の 3D プリンティング技術は現在航空宇宙分野の注目の的となっています。 3D プリンティング技術は、中国における将来の戦略技術として、エンジニアリング用途の開発において重要な役割を果たしています。

航空宇宙分野ではありますが、アルミニウム合金アルミニウム合金は多くの応用分野がありますが、実際の応用プロセスではチタン合金や複合材料と比較して、機械的特性や耐食性が160度以上にさらされるアルミニウム合金、疲労特性が低下する、などのいくつかの欠点があります。使い続けると柔らかくなり、経年変化が起こります。 したがって、極限の作業条件におけるアルミニウム合金の総合的な性能を向上させるには、多くの作業を行う必要があります。

3D プリンティング技術の継続的な成熟により、高強度アルミニウム合金粉末の開発も継続しており、新しいアルミニウム合金材料が出現し続け、性能の新たな高みを更新し続けています。 たとえば、Amaero HOT Al は、Amaero とオーストラリアのモナシュ大学が共同開発した新しいタイプのアルミニウム合金で、3D プリント後 260 ℃ で長期安定性を達成し、その後熱処理と時効硬化を継続することができます。 3Dプリンティングプロセスに適応し、制御可能な非常に複雑な形状のアルミニウム合金のインテリジェントな製造パフォーマンスを実現する商用高強度アルミニウム合金新材料の開発が、今後の開発の主なトレンドとなっています。 アルミニウム合金3Dプリンティングは、主に航空宇宙や軍事分野での利用が期待されており、発展が期待されています。