2219铝合金力学性能及生产加工工艺

#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,抗应力腐蚀性能好等特点，适用于在高温315°C下工作的结构件、高强度焊接件，在航天和航空得到广泛的应用。2219铝合金属于可热处理强化形变形铝合金，在固溶时效处理之后，铝合金的力学性能得到很大提一、化学成分2219铝合金管材的化学成分应符合GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》国标的规定,具体化学成分见表1。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处理状态下的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/nQ・m（0态）、62/nQ・m（T31、T37、T351态）、57/nQ・m（T62、T81、T87、T851态）；各种状态下的2219铝合金在20°C时的电阻温度系数均为0.1/ndm・K-1。其中T3表示经过热处理之后再冷加工处理，最后自然时效到基本稳定的状态，第二位数字表示经过热处理之后进行冷加工的变形量。T62适用于退火态或者自由加态的材料，经过固溶热处理之后，进行人工时效的产品。T8表示经过固溶热处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。此外，在上述所述热处理状态的代号后面添加“51”，表示产品进行了消除应力处理。2219-O热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为175MPa、75MPa、18%以及73GPa；2219-T42热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360MPa、185MPa、20%以及73GPa；2219-T31和2219-T351热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360MPa、250MPa、17%以及73GPa；2219-T37热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为395MPa、315MPa、11%以及73GPa；2219-T62热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为415MPa、290MPa、10%以及73GPa；2219-T81和2219-T851热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为455MPa、350MPa、10%以及73GPa；2219-T87热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸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：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。（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、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。（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，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。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处理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的美观度。其主要过程为：（1）表面预处理：用化学或物理的方法对型材表面进行清洗，裸露出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧化膜。还可以通过机械手段获得镜面或无光（亚光）表面。（2）阳极氧化：经表面预处理的型材，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封闭，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，可使型材外表显现本色(银白色)以外的许多颜色，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①42mmxl5mm(外径x壁厚)管材试制工艺流程：熔炼铸造空心铸锭f均匀化退火f车皮f铸锭(①270mm/106mmx750mm)加热f35MN水压机挤压管毛料(①135mm/20mmxL)f切断、车皮、镗孔(①132.5mm/20mmx250mm)f铸锭加热f6MN水压机二次挤压管材(①42mmx15mm)f切尾f淬火f矫直f取样、切成品f时效f检查。2、铸锭及均火制度，空心铸锭尺寸为①270mm/106mmX750mm,铸锭需要进行均匀化退火，其工艺制度为：铸锭加热温度515°C〜530°C，保温24h。3、采用二次挤压工艺挤压①42mmX15mm(外径X壁厚)的管材。首先在35MN挤压机上挤压管材毛料，规格为①135mm/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①42mmX15mm。表2为试验中一次挤压温度为350〜390C时最终管材的力学性能。表2一次挤压温度为350〜390C时最终管材的力学性能二次挤压机/MN挤压筒温度/°c挤压温度/cRmN/mm2Rp0.2N/mm2A/%360350‘〜39038322822.4420‘〜45038522822.16400350‘〜39038522721.9420‘〜45038923121.5450350‘〜39038922921.9420‘〜45039623421.2c.2219铝合金大型锻环加工工艺1.02000mm/1800mnX400mm锻环成型工艺流程为:熔炼铸造一切头、切尾、取低倍检测氧化膜f切毛料f铸锭加热f自由锻造f冲孔f环锻f机加工f淬火f矫直f时效f取样f探伤f成品验收。铸造及均火制度，铸锭尺寸①680mmX1380mm，铸锭进行均匀化退火，均匀化退火温度515C〜530C，保温24h。锻造工艺备料：①680mmX1380mm铸锭。加热:430C〜450°C，保温9h以上。锻造：镦粗至高度为460mm,用①330mm冲头中心冲孔，冲后平整，平整后高度H为460mm。机加中心孔：加工后尺寸①35O+10mm。(5)环锻：采用马架环锻方式进行铸造，环锻机加后尺寸：①200計0mm/1800-10mmX

400計。mm。成品的常温力学性能，淬火、时效后需要达到表3中规定的力学性能指标。表3力学性能指标要求纵向横向高向Rm/(N・mm-2Rp0.2A/%Rm/(N・mm-2)Rp0.2A/%Rm/(N・mm-2)Rp0.2A/%)/(N•mm-2)/(N•mm-2)/(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/mm°/MPa0.2°b/MPa5/%T85112.700~50.800275400450.825~101.6002703954挤压的线、棒、型材状态与产品规格/mm°/MPa°/MPa5/%0.2bO125max221max12T31、T3510、T3511<12.6751802901412.700~76622503706T81、T8510、T85112904006

自由锻件状态与产品规格/mm°0./Mpa°b/MPa5/%T6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-typeconstitutivemodelandartificialneuralnetworkmodeltopredict