铝锂合金先进制造技术的具体应用及发展趋势

　　摘要：铝锂合金是航空航天的一种关键结构性材料， 得到了世界许多国家的重视。目前， 我国新型铝锂合金主要依靠国外供应， 不仅成本高， 而且无法获取核心技术， 难以完成独立开发工作， 做好相应的技术研究工作是必要的， 文章探究了铝锂合金先进制造技术及其发展趋势， 供参考。

　　关键词：铝锂合金； 制造技术； 发展趋势； 新型热处理；

　　铝锂合金材料是近年航空航天材料中发展速度最快的一种结构材料， 其在实际应用过程中具有弹性模量好、密度低、耐腐蚀性强等多项优点， 得到了广泛应用。随着人们对铝锂合金研制和成型技术研究的不断深入， 相应的技术变得更加成熟， 这也是其应用变得更加合理。

　　1 铝锂合金概述

　　将锂作为一项金属元素加入合金中， 形成铝锂合金。向合金中加入锂中， 能够使合金的密度变小， 提升合金刚度， 并且使合金在具体应用过程中可以保持一个良好的强度、以及不错的抗疲劳和抗腐蚀性， 具有良好的延性。

　　1.1 铝锂合金的分类

　　铝锂合金可以分为制备铝锂合金和焊接铝锂合金。

　　1） 制备铝锂合金：制备铝锂合金的两种常用方法分别为铸锭冶金法和粉末冶金法。为了解决这两种制备铝锂合金方法在具体应用期间遇到的问题， 人们通过不断的研究， 最终提出了新制备方法， 并且通过合理的方式， 对这些新准备方法进行应用， 比较具有代表性的准备方法有模拟微重力状态法和熔盐电解法[1].2） 焊接铝锂合金：20世纪80年代前苏联通过对焊机工艺的应用取代了传统的铆接工艺， 从而完成对铝锂合金的连接， 这不仅使结构在具体应用过程中的刚度得到了提升， 而且也使结构的质量变得更轻， 并且可以减少能源消耗量， 减少实际装配过程中的时间消耗量， 自此， 焊接技术成为了铝锂合金在航空航天空工业中的一项重要技术[2].随着人们对铝锂合金研究的不断深入， 现在国内外已经开始通过多不同的焊接技术、热处理技术和不同填充焊丝的方式， 提高铝锂合金接头强度系数， 从而使其整体性能能够得到进一步提高， 满足应用需求。

　　1.2 铝锂合金的特点

　　1） 密度明显低于常规铝合金；2） 强度更高， 并且具有不错的韧性平衡， 可以满足应用需求；3） 抵抗损伤能力强， 并且具有不错的抗疲劳性；4） 耐腐蚀， 具有不错的耐热性， 方便加工成型；5） 高性价比。

　　2 铝锂合金的研究现状

　　1） 对现有的在制备工艺进行适当改进， 从而提出合理的性制备技术， 使铝锂合金综合性能进一步提高。不同制备铝锂合金的工艺在具体应用过程中其都存在优缺点， 在实际制备过程中， 在充分考虑实际情况的基础上， 对应用的各种方法进行优化组合， 从而使最终产品的性能能够得到进一步提高， 降低产品的最终成本。

　　2） 现阶段， 微合金化研究更多的集中在细化组织和抑制杂质危害等各项内容的研究方面， 最终取得的成果十分有限。在确保合金元素有效的基础上， 应适当引入新时效强化， 并且要形成有效的弥散相粒子， 进而使铝合金断裂模式与变形都能够得到根本转变， 从而改善铝锂合金在具体应用过程中的具体性能， 使其作用能够得到充分发挥。

　　3） 随着科技的快速发展， 重复航天器和载人航天的快速发展， 焊接生产过程中， 新焊接技术也到了飞速发展。在现有工作进行合理总结分析， 对现有的焊接工艺内进行适当改进， 形成的新工艺， 从而提高铝锂合金接头强度系数， 同时， 随着焊接自动化的程度的不断提升， 铝锂合金的的应用变得更加广泛。

　　铝锂合金是航空航天中的一项关键结构性材料， 其受到了世界上先进国家的重视， 现今铝锂合金已经被应用在了大型商用客机中。独立对新型铝锂合金的研发是未来我国针对铝锂合金研究的关键方向[3].现代人们不断对铝锂合金的制作技术进行研究， 在许多方面都取得不错的成绩。

　　3 铝锂合金的制造技术及具体应用

　　3.1 旋压技术的具体应用

　　在铝锂合金制作过程中， 旋压技术在具体应用过程中结合了锻造、弯曲等多项工艺， 其是一项综合性很强的工艺， 并且该项技术在实际应用过程中， 具有少无切削工艺。剪切旋压是近年以传统旋压技术为基础逐渐发展而来的一种新型旋压技术， 其在具体应用过程中， 不会改变毛坯外径的具体情况。而是具体厚度进行改变， 完成相应的旋压操作[4].这种形成方法在具体应用过程中的一项关键特点就是可以选轮， 在实际作业过程中的受力较小， 同时， 半锥角和壁厚之间会相互作用， 在施工过程中应用的各项材料都会发生流动， 并且该流动十分顺畅， 具体成型时， 在精度方面可以满足实际要求标准， 同时作业过程中容易拉伸、成型。从目前常用的航天航空器的具体情况来看， 大量的铝锂合金构件在具体应用中采用的都为空心回转体薄壳， 通过旋压法对相应的构件进行加工， 该加工方式在具体应用中也取得了不错的效果。例如， 美国某火箭原顶盖应用的为3块直径0.65m, 厚度为10.7mm的Weldalite049板材， 在具体制造过程中通过旋压方式， 完成相应的制造。

　　3.2 新型热处理工艺技术的具体应用

　　铝锂合金与常规的铝合金相比， 在性能上存在较大差异， 主要优点体现在密度低、耐腐蚀性能好等方面， 这也是其具有广泛的应用范围。但是， 在对铝锂合金进行应用中， 需要相应工作人员特别注意， 在以应力为主的变振幅疲劳试验过程中， 铝锂合金在应用过程中并不具备优势， 导致该现象的原因就是横向塑性与断裂热性相比更低， 因此， 在具体引用过程中， 经常会出现质量问题， 这会对其性能， 以及应用造成不良影响， 导致其作用无法得到充分发挥， 影响其应用。从对铝锂合金的具体应用情况来看， 如果其疲劳纹程精细显微水平时， 此时， 拓展速度会呈现出明显加快趋势。相关人员在对铝锂合金的性能进行深入研究过程中， 为了提高铝锂合金在应用过程中的断裂韧性、抗疲劳等性能， 要不断加强对该项内容， 从目前了解到的资料情况来看， 美国在该方面的研究方面取得了不错的成绩， 开发了双极、三级、五级热处理工艺， 在生产铝锂合金过程中， 通过对以上工艺的应用， 能够是铝锂合金的各项性能得到提高， 从而使其在应用过程中发挥出更好的性能。现阶段， 我国在新型铝合金研发过程中， 也对具体生产过程中采用的实际工艺进行了大量得到研究工作。但是， 从实际情况来看， 我国只能对铝锂合金的研究工作还处于研发阶段， 处于起步阶段， 基础研究工作内容行对比较薄弱， 要想实现高质量应用， 还有很长一段路要走。针对铝锂合金的热处理的研究应当在铝合金热处理的基础上完成， 在实际问题分析过程中， 应对国外先进的新工艺进行合理借鉴， 在该基础上， 使铝锂合金热处理工艺可以被应用到现代工业中。

　　3.3 辊锻成形技术的具体应用

　　铝锂合金在具体应用过程中具有不多的锻造性能， 采用铝锂合金制造锻件并不会出现断裂情况， 也正是因为如此， 铝锂合金在航空航天中具有不错的应用前景。辊锻技术是近年技术不断发展而来的一种成形技术， 材料在反向旋转模具的具体作用下形成塑形变形， 最终获取到需要锻件或锻坯塑性成形工艺。从实际情况来看， 辊锻在具体发展过程中主要集中在以下两项工艺：1） 在生产长轴类锻件过程中， 形成体积分配与预成形， 达到减少成形负荷的作用， 构成精辊精锻复合生产线， 在实际作业过程中， 可以通过减少投资， 完成对复杂锻件的批量生产；2） 精密辊锻技术， 其中最为关键的一项技术就是冷精辊技术。该项技术具有不错的前景， 特别是在板片类零件精密成形上尤为显著， 例如， 在变截面钢板弹簧以及叶片成形上具有一定优势。

　　4 结束语

　　铝锂合金与传统铝合金相比在性能上存在各项优势， 使其在航空航天中有着广泛的应用空间， 但是， 从实际应用情况来看， 其在具体应用过程中还面临着不少问题有待处理。因此， 相应的技术人员在具体工作过程中， 应当不断加强对不同热处理状态组织、性能和成型方面等各项内容的深入研究。随着人们对铝锂合金重视程度的不断加深， 势必会出现新工艺， 相应的问题也将会得到解决， 可见， 不断加强对铝锂合金制造技术的研究是必要的。

　　参考文献

　　[1]王欣， 刘栋， 程序。热处理工艺对激光增材制造铝锂合金组织及力学性能的影响[J].中国激光， 2018, 45 （5） :68-75.

　　[2]焦世坤， 刘少印， 刘栋， 等。激光增材制造铝锂合金的热处理组织及T_B相析出[J].中国激光， 2018, 45 （5） :46-53.

　　[3]徐进军， 康唯， 都昌兵。航空航天铝锂合金及其成形技术的研究现状和发展趋势[J].兵器材料科学与工程， 2017, 40 （3） :132-137.

　　[4]吴秀亮， 刘铭， 臧金鑫， 等。铝锂合金研究进展和航空航天应用[J].材料导报， 2016, 30 （S2） :571-578+585.