2219铝合金力学性能及生产加工工艺.doc

2219铝合金具有比强度高,低温和高温力学性能好,断裂韧度高,抗应力腐化性能好等特点，适用于在高温315℃下工作的构造件、高强度焊接件，在航天和航空得到宽泛的应用2219铝合金属于可热办理加强形变形铝合金，在固溶时效办理之后，铝合金的力学性能得到很大提高一、化学成分2219铝合金管材的化学成分应切合详细化学成分见表1GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》国标的规定，表12219铝合金的化学成分CuMnSiZrFeMgZnVTiAl5.8~6.80.2~0.4≤0.20.1~0.25≤0.3≤0.020.100.05~0.150.02~0.1Ba二、2219铝合金的主要性能不同热办理状态下的2219铝合金在20°C时的体积电导率为44/%IACS(O态)、28/%IACS(T31、T37、T351态)、30/%IACS(T62、T81、T87、T851态)；不同状态的2219铝合金在20°C时的电阻率为39/nΩ·m(O态)、62/nΩ·m(T31、T37、T351态)、57/nΩ·m(T62、T81、T87、T851态)；各样状态下的2219铝合金在20°C时的电阻温度系数均为0.1/nΩ·m·K-1。

其中T3表示经过热办理之后再冷加工办理，最后自然时效到基本稳定的状态，第二位数字表示经过热办理之后进行冷加工的变形量T62适用于退火态或许自由加态的材料，经过固溶热办理之后，进行人工时效的产品T8表示经过固溶热办理之后进行经冷加工，最后人工时效的状态，第二位数字代表冷加工时，对材料进行的变形量别的，在上述所述热办理状态的代号后边增添“51”，表示产品进行了除去应力办理2219-O热办理状态下的抗拉强度、折服强度、延长率以及弹性模量分别为175MPa、75MPa、18%以及73GPa；2219-T42热办理状态下的抗拉强度、折服强度、延长率以及弹性模量分别为360MPa、185MPa、20%以及73GPa；2219-T31和2219-T351热办理状态下的抗拉强度、折服强度、延长率以及弹性模量分别为360MPa、250MPa、17%以及73GPa；2219-T37热办理状态下的抗拉强度、折服强度、延长率以及弹性模量分别为395MPa、315MPa、11%以及73GPa；2219-T62热办理状态下的抗拉强度、折服强度、延长率以及弹性模量分别为415MPa、290MPa、10%以及73GPa；2219-T81和2219-T851热办理状态下的抗拉强度、折服强度、延长率以及弹性模量分别为455MPa、350MPa、10%以及73GPa；2219-T87热办理状态下的抗拉强度、折服强度、延长率以及弹性模量分别为475MPa、395MPa、10%以及73GPa。

三、加工工艺a.铝合金型材生产包括熔铸、挤压和氧化三个过程1、熔铸是铝材生产的首道工序主要过程为：（1）配料：根据需要生产的详细合金牌号，计算出各样合金成分的增添量，合理搭配各样原材料2）熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精华手段将熔体内的杂渣、气体有效除掉3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各样规格的圆铸棒2、挤压：挤压是型材成形的手段先根据型材产品断面设计、制造出模具，利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形3、氧化：挤压好的铝合金型材，其表面耐蚀性不强，须通过阳极氧化进行表面办理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的雅观度其主要过程为：（1）表面预办理：用化学或物理的方法对型材表面进行冲洗，裸露出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧化膜还能够通过机械手段获得镜面或无光（亚光）表面2）阳极氧化：经表面预办理的型材，在一定的工艺条件下，基体表面发生阳极氧化，生成一层致密、多孔、强吸附力的AL203膜层3）封孔：将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙关闭，使氧化膜防污染、抗蚀和耐磨性能增强氧化膜是无色透明的，利用封孔前氧化膜的强吸附性，在膜孔内吸附沉积一些金属盐，可使型材外表展现本色（银白色）以外的很多颜色，如：黑色、古铜色、金黄色及不锈钢色等。

b. 2219管材制作工艺流程1、2219-T6铝合金Φ42mm×15mm(外径×壁厚)管材试制工艺流程:熔炼铸造空心铸锭→均匀化退火→车皮→铸锭(Φ270mm/106mm×750mm)加热→35MN水压机挤压管毛料(Φ135mm/20mm×L)→切断、车皮、镗孔(Φ132.5mm/20mm×250mm)→铸锭加热→6MN水压机二次挤压管材(Φ42mm×15mm)→切尾→淬火→矫直→取样、切成品→时效→检查2、铸锭及均火制度，空心铸锭尺寸为Φ270mm/106mm×750mm，铸锭需要进行均匀化退火，其工艺制度为:铸锭加热温度515℃～530℃，保温24h3、采用二次挤压工艺挤压Φ42mm×15mm(外径×壁厚)的管材首先在35MN挤压机上挤压管材毛料，规格为Φ135mm/20mm，挤压系数为3.6，残料为50mm；然后在6MN立式水压机挤压，挤压系数为11.6，残料为10mm，挤压后管材尺寸为Φ42mm×15mm表2为试验中一次挤压温度为350～390℃时最终管材的力学性能表2一次挤压温度为350～390℃时最终管材的力学性能二次挤压挤压筒温挤压温RmRp0.2A/%机/MN度/℃度/℃N/mm2N/mm2360350～39038322822.4420～45038522822.16400350～39038522721.9420～45038923121.5450350～39038922921.9420～45039623421.2c.2219铝合金大型锻环加工工艺1．Φ2000mm/1800mm×400mm锻环成型工艺流程为:熔炼铸造→切头、切尾、取低倍检测氧化膜→切毛料→铸锭加热→自由铸造→冲孔→环锻→机加工→淬火→矫直→时效→取样→探伤→成品查收。

2. 铸造及均火制度，铸锭尺寸Φ680mm×1380mm，铸锭进行均匀化退火，均匀化退火温度515℃～530℃，保温24h3. 铸造工艺(1)备料：Φ680mm×1380mm铸锭2)加热：430℃～450℃，保温9h以上3)铸造：镦粗至高度为460mm，用Φ330mm冲头中心冲孔，冲后平整，平整后高度H为460mm4)机加中心孔：加工后尺寸Φ3500+10mm5)环锻：采用马架环锻方式进行铸造，环锻机加后尺寸：Φ2000+10mm/18000-10mm×400+100mm成品的常温力学性能，淬火、时效后需要达到表表3力学性能指标要求3中规定的力学性能指标纵向横向高向－2Ｒp0.2－2Ｒp0.2A/－2)Ｒp0.2Ｒm/(N·mm)/(N·mm－2)A/%Ｒm/(N·mm)/(N·mm－2)%Ｒm/(N·mmA/%/(N·mm－2)390270738026053602404四、部分2219合金的标定抗拉性能极限轧制的或冷精拉线材、棒材状态与产品规格/mmσ0.2bδ/%/MPaσ/MPaT85112.700~50.800275400450.825~101.6002703954挤压的线、棒、型材状态与产品规格/mmσ0.2/MPaσb/MPaδ/%O125max221max12T31、T3510、T3511≤12.6751802901412.700~76.17418531014T622503706T81、T8510、T85112904006自由锻件状态与产品规格/mmσ0.2bδ/%/MPaσ/MPaT6纵轴向2754006轴的长横向2553804轴的短横向2403652T852纵轴向3454256轴的长横向3404254轴的短横向3154153[1] H.-K.Kim,W.-J.Kim,FailurepredictionofmagnesiumalloysheetsdeformingatwarmtemperaturesusingtheZener-Hollomanparameter,Mech.Mater.42(2010)293–303.doi:10.1016/j.mechmat.2009.12.003.[2] G.Ji,F.Li,Q.Li,H.Li,Z.Li,AcomparativestudyonArrhenius-typeconstitutivemodelandartificialneuralnetworkmodeltopredicthigh-temperaturedeformationbehaviourinAermet100steel,Mater.Sci.Eng.A.528(2011)4774–4782.doi:10.1016/j.msea.2011.03.017.[3] 内容总结[4] （1）2219铝合金具有比强度高,低温和高温力学性能好,断裂韧度高,抗应力腐化性能好等特点，适用于在高温315℃下工作的构造件、高强度焊接件，在航天和航空得到宽泛的应用（2）一、化学成分。