(完整word版)2219铝合金力学性能及生产加工工艺
2219铝合金密度
2219铝合金密度
摘要：
一、2219铝合金的概述
二、2219铝合金的密度
三、2219铝合金的应用领域
四、2219铝合金与其他铝合金的比较
五、2219铝合金的性能优势
正文：
2219铝合金是一种高强度、耐腐蚀的铝合金，主要用于航空航天、交通运输、电子设备等领域。
它具有优良的力学性能、良好的耐腐蚀性能以及高的抗疲劳性能，因此在各种领域都有着广泛的应用。
2219铝合金的密度是2.83g/cm3，相比其他铝合金，它的密度较大，这主要是由于2219铝合金中含有较高的镁、铬、锌等元素。
尽管密度较大，但是2219铝合金的强度和硬度却比许多其他铝合金更高，这使得它能够在一些高要求的应用场景中发挥出优良的性能。
在航空航天领域，2219铝合金主要应用于制造航空航天器的主要结构件，如翼梁、桁条、发动机零件等。
在交通运输领域，2219铝合金则主要应用于制造汽车、火车等交通工具的车身、框架等部件。
此外，2219铝合金在电子设备领域也有广泛的应用，如手机、电脑等电子产品的壳体、散热器等。
与其他铝合金相比，2219铝合金在强度、耐腐蚀性和抗疲劳性等方面都具有明显的优势。
例如，与7075铝合金相比，2219铝合金的强度更高，但是耐
腐蚀性和抗疲劳性则相对较差；而与6061铝合金相比，2219铝合金的耐腐蚀性和抗疲劳性则明显更好。
总的来说，2219铝合金凭借其优良的性能，在各种领域都有着广泛的应用。
《2219铝合金各向异性塑性本构模型研究》
《2219铝合金各向异性塑性本构模型研究》一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其优良的物理和机械性能，在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域得到了广泛应用。
其中，2219铝合金以其高强度、良好的耐热性能和优秀的加工性能，在航空航天领域尤为受到青睐。
然而，铝合金在塑性变形过程中表现出显著的各向异性特性，这对其力学性能和成形过程有着重要影响。
因此，对2219铝合金各向异性塑性本构模型的研究，对于理解其力学行为、优化加工工艺和提高产品性能具有重要意义。
二、2219铝合金的特性和应用2219铝合金是一种高强度、高韧性的铝合金，具有较好的耐热性能和抗腐蚀性能。
其合金元素组成和微观结构决定了其优异的力学性能。
在航空航天领域，2219铝合金被广泛应用于制造飞机蒙皮、发动机零部件等关键结构件。
三、各向异性塑性本构模型概述各向异性塑性本构模型是用来描述材料在塑性变形过程中的应力-应变关系的数学模型。
该模型能够考虑材料在不同方向上的力学性能差异，从而更准确地预测和描述材料的塑性变形行为。
四、2219铝合金各向异性塑性本构模型的研究方法针对2219铝合金的各向异性塑性本构模型研究，主要采用以下方法：1. 实验研究：通过单轴拉伸实验、多轴弯曲实验等，获取2219铝合金在不同方向上的应力-应变数据，分析其各向异性特性。
2. 理论建模：基于实验数据，建立考虑各向异性的塑性本构模型。
该模型应能够反映2219铝合金的弹性、塑性和加工硬化等力学行为。
3. 模型验证：通过与实验数据的对比，验证模型的准确性和可靠性。
同时，对模型参数进行优化，以提高模型的预测精度。
五、研究结果与讨论通过实验研究和理论建模，我们得到了以下结果：1. 2219铝合金在塑性变形过程中表现出显著的各向异性特性。
不同方向上的应力-应变关系存在明显差异。
2. 建立了一个考虑各向异性的塑性本构模型，该模型能够较好地描述2219铝合金的弹性、塑性和加工硬化等力学行为。
2219铝合金
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,在航天和航空得到广泛的应用。
国外曾采用钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊等方法焊接2219铝合金,但接头强度仅达到母材的50% ~60%,且焊接接头气孔倾向性较大。
利用搅拌摩擦焊(Friction stirwelding,简称FSW)技术可以更好地保持基体材料的力学性能,焊接变形小,残余应力低,并且能够消除熔焊时产生的焊接缺陷,使得后接头焊缝区没有气孔和裂纹,接头强度可达到母材的90%。
由于FSW是固相连接,热输入量低,和传统的熔焊相比,其接头力学性能优异,具有优质、高效、低耗、焊接变形小等特点[。
FSW已成功应用于铝、镁、铜、不锈钢、低碳钢和铝基复合材料的焊接。
搅拌摩擦加工技术(Friction Stir Processing，简称FSP) 是在搅拌摩擦焊 (Friction Stir Welding ，简称FSW) 的基础上发展而来的。
FSW 是 Thomas 等人于1991 年开发的专利技术，是针对焊接性差的铝合金开发的一种新型固相焊接工艺。
2001 年，美国密苏里大学的 Mishra 博士基于 FSW 原理，提出一种用于材料微观组织改性和制造的方法，称为搅拌摩擦加工。
其基本思想是，利用搅拌头所造成加工区材料的剧烈塑性变形、混合、破碎和热暴露，实现微观结构的致密化、均匀化和细化。
采用该技术制备晶粒尺寸为纳米级的细晶铝合金，其强度和塑性都得到很大提高。
从原理上讲，FSW 也是 FSP 的一类。
但从发展时间来说，FSW 概念的提出远远早于 FSP，故未将 FSW 归入 FSP。
目前，FSP 已在金属微观组织细化、超塑性材料制备、表面复合材料以及纳米相增强金属基复合材料等方面取得了应用。
本工作主要对搅拌摩擦加工工艺、加工对性能的影响及其在制备复合材料及合金等方面的研究做了比较详尽的综述，并指出搅拌摩擦加工研究进程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向。
搅拌摩擦焊和热处理复合工艺对2219铝合金组织性能的影响
搅拌摩擦焊和热处理复合工艺对 ２２１９ 铝合金
组织性能的影响
李小霞１,２ 黄 亮１,２ 李建军１,２ 王泽宇１,２
华中科技大学材料科学与工程学院,武汉,
１．
４３００７４
华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,
武汉,
２．
同加工工艺条件下材料宏观成形和微观组织演变
的科学规律.其中,材料热处理、搅拌摩擦焊工艺
对贮箱结构件的力学性能起着重要的作用,因此,
必须深入研究搅拌摩擦焊工艺和热处理复合工艺
对 ２２１９ 铝合金组织和性能的影响.
国内外学者对 ２２１９ 铝 合 金 材 料 热 处 理 和 搅
拌摩擦焊工艺进行了大量研究,师春生等
４３００７４
摘要:研究了不同时效温度和时间对 ２２１９ 铝合金组织性能的影响,对比了搅拌摩擦焊 固溶 时效、
固溶 搅拌摩擦焊 时效、固溶 时效 搅拌摩擦焊这三种复合工艺所得 ２２１９ 铝合金的力学性能.结果表
明,
２２１９ 铝合金最佳时效工艺是 １８０℃/６h,其 抗 拉 强 度 为 ３８６MPa,断 后 延 伸 率 为 ２４．
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2219铝合金轧制温度
2219铝合金轧制温度
2219铝合金是一种常用的高强度铝合金材料，具有良好的耐蚀性和焊接性能。
在铝合金的生产过程中，轧制是一个重要的加工步骤，其温度对铝合金的性能和结构具有重要影响。
根据研究显示，2219铝合金在不同的轧制温度下具有不同的力学性能。
轧制温度的选择对材料的晶粒尺寸、相组成和晶界特征等方面都会产生影响。
在过高的轧制温度下，铝合金的晶粒尺寸会显著增大，导致材料的力学性能下降。
而在过低的轧制温度下，由于材料的塑性变形能力降低，会增加轧制过程中的应力和能量消耗。
因此，确定适宜的轧制温度对于获得优良的2219铝合金产品至关重要。
根据实验研究，最佳的轧制温度通常在材料的再结晶温度附近，这样可以获得较细小的晶粒和较好的力学性能。
在轧制过程中，通过控制轧制温度可以调节材料的晶粒尺寸和相组成，从而获得所需的性能。
轧制温度还与铝合金的热处理工艺密切相关。
在轧制后，铝合金通常需要进行退火处理以消除冷变形应力和改善晶界结构。
退火温度的选择应考虑到轧制温度和材料的组织状态，以确保获得理想的力学性能和组织结构。
2219铝合金的轧制温度对于材料的性能和组织结构具有重要影响。
通过合理选择轧制温度，可以获得良好的力学性能和组织结构，提
高铝合金材料的综合性能。
未来的研究可以进一步深入探究不同轧制条件下铝合金的微观机制，以指导铝合金的生产和应用。
2219铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺研究
［ＡＢＳＴＲＡＣＴ］ Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｗｅｌｄ ａｒｅ ｄｉｓ￣ ｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｂｙ Ａｌ － ａｌｌｏｙ ２２１９ ｗｉｔｈ ｕｎｅｑｕａｌ ｔｈｉｃｋ￣ ｎｅｓｓ ＶＰＰＡ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅ￣ ｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ａｒｅ ａｓｓｅｓｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＶＰＰＡ ｐａｒａ￣ ｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｔａｂｌｅ ａｒｃ ｋｅｙｈｏｌｅ ａｎｄ ｗｅｌｄ ｓｈａｐｉｎｇ． Ａｎｄ ｉｔｓ ｗｅｌｄ ｈａｓ ｎｏ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ． Ｔｈｅ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｊｏｉｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｘｃｅｅｄ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｂｙ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ＴＩＧ．
在保持其余参数不变的条件下， 分别选取高于和 低于最佳离子气流量的流量值进行施焊， 其结果见 表 ２。
由上面的试验结果可以看出， 离子气流量较大
表 ２ 焊缝的几何形状特征尺寸
离子气流量／ （ Ｌ·ｍｉｎ－１）
2219铝合金密度
2219铝合金密度
（最新版）
目录
1.铝合金概述
2.2219 铝合金的特性
3.2219 铝合金的密度
4.2219 铝合金的应用领域
正文
一、铝合金概述
铝合金是由铝和其他元素（如铜、镁、锰等）组成的合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等特点，因此广泛应用于各种工业领域。
根据不同的合金元素比例，铝合金可以分为不同型号，如 2219 铝合金。
二、2219 铝合金的特性
2219 铝合金是一种高强度、硬质、高韧性的铝合金，具有以下特点：
1.高强度：2219 铝合金具有较高的强度，可以承受较大的应力。
2.硬质：2219 铝合金的硬度较高，可以抵御磨损和划伤。
3.高韧性：2219 铝合金具有良好的韧性，可以抵御冲击和变形。
4.良好的耐腐蚀性：2219 铝合金具有较好的耐腐蚀性，能够在多种环境条件下使用。
三、2219 铝合金的密度
2219 铝合金的密度约为 2.8 克/立方厘米，相较于普通铝合金密度较低，这使得 2219 铝合金在保证强度的同时，也能够实现轻量化。
第1页共1页。
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315C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高。
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 0表1 2219铝合金的化学成分、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2 219 铝合金在20 ° 时的电阻率为39/n Q m（O 态）、62/n Q・両31、T37、T351态）、57/n Q・血62、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/n Q・m-1K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175 MPa、75 MPa、18 %以及73 GPa； 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360 MPa、185 MPa、20 %以及73 GPa； 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360 MPa、250 MPa、17 %以及73 GPa； 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395 MPa 315 MPa、11%以及73 GPa； 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415 MPa、290 MPa、10%以及73 GPa； 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455 MPa 350 MPa、10 %以及73 GPa 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475 MPa 395 MPa、10 %以及73 GPa。
2219 热处理
2219 热处理
在2219铝合金的生产加工中，热处理是一种非常重要的工艺。
热处理可以改善铝合金的力学性能和耐腐蚀性能，提高其性能稳定性和使用寿命。
在 2219 铝合金中，通常采用固溶和时效两种热处理方式。
固溶处理是将铝合金加热到一定温度，使其内部的固溶相溶解，然后快速冷却以形成固溶态。
这种热处理可以消除铝合金中的固溶相，提高其塑性和韧性，并使晶粒细化。
固溶处理的温度和时间对铝合金的性能具有很大的影响，需要在处理过程中进行严格的控制。
时效处理是将固溶态铝合金在一定的温度下保温一定时间，以形成沉淀相，并使其在固溶态基体中析出。
沉淀相的生成可以稳定铝合金的性能，改善其强度、硬度和耐腐蚀性。
时效处理也需要精确的温度和时间控制，以保证铝合金的性能稳定性和使用寿命。
总之，热处理是 2219 铝合金生产加工中必不可少的工艺。
合理的热处理方案可以显著提高铝合金的性能，提高其使用效果和寿命。
- 1 -。
航天用2219铝合金锻件规范
航天用2219铝合金锻件规范引言航天工程对材料的性能和质量要求非常高，其中航天用2219铝合金锻件作为一种重要的材料，被广泛应用于航天器的结构件。
为了确保铝合金锻件的质量和性能满足航天工程的需求，制定了一系列规范并加以执行。
本文档旨在介绍航天用2219铝合金锻件的规范，包括材料要求、加工工艺、检验方法等内容，并提供了一些常见问题的解答，以帮助工程师和技术人员更好地理解和应用这些规范。
1. 材料要求1.1 化学成分航天用2219铝合金锻件的化学成分应符合以下要求：•铝（Al）含量：不低于90%•铜（Cu）含量：5.8% - 6.8%•锰（Mn）含量：0.2% - 0.4%•硅（Si）含量：0.2% - 0.4%•镍（Ni）含量：不超过0.1%•镁（Mg）和锰（Mn）含量之和：不超过0.05%•其他元素的含量限制应符合相关标准1.2 机械性能航天用2219铝合金锻件在经过热处理后应满足以下机械性能要求：•抗拉强度：不低于345MPa•屈服强度：不低于263MPa•延伸率：不低于10%•冲击韧性：不低于50J2. 加工工艺航天用2219铝合金锻件的制造过程需要严格依照以下加工工艺进行：2.1 材料准备•进货材料应符合航天用2219铝合金锻件的化学成分和机械性能要求，并提供相关证书。
•材料应经过均匀化处理以消除内部应力，并进行必要的表面处理。
2.2 热处理•锻造前的材料应进行适当的热处理，以获得要求的力学性能。
2.3 锻造•锻件的锻造应在适当的温度范围内进行，以确保材料的塑性和变形性能。
•锻件的压下量和变形应符合相关的工艺要求。
•根据锻件的几何形状和尺寸，选择适当的锻造设备和工艺。
2.4 热处理•锻件在锻造后应进行再次热处理，以进一步改善材料的性能和组织结构。
2.5 表面处理•锻件应进行必要的表面处理，包括清洗、除氧化层等，以保证良好的表面质量和耐腐蚀性能。
3. 检验方法为了确保航天用2219铝合金锻件的质量和性能符合要求，需要进行一系列的检验和测试。
2219铝合金及变极性TIG焊焊接接头的力学性能
温 环 境 箱 的 控 制 精 度 为 ± ℃ ，可 达 温 度 范 围 是 一 ２ １６ ９ ℃到３０ ０ ℃。试 样 在相 应 的温 度 保 温３ｍｉ后 进 ０ ｎ
行拉 伸试验 。
铝 合 金 ＴＧ焊 接 方 法 经 历 了 直 流 钨 极 接 负 Ｉ （ Ｃ Ｎ） 变极 性ＴＧ 的发 展 过程 。变 极性 ＴＧ ＤＥ 到 Ｉ焊 Ｉ 焊
个 温 区 ，具 体 温度 点 为 ：一 ８￣ １２Ｃ、一 ２ ℃、 １ｏ １０ ５Ｃ、 ７ ℃ 、１０Ｃ。低 温 环 境利 用 液 氮 以及 酒 精 与 液氮 ８ ２＂
的混 合 来 实 现 ，利 用 温 度控 制 箱 来 控 制 温 度 ，低
于 液体 火 箭 推 进 器贮 箱 以储 存 液体 燃 料 。但 是 由 于 铝合 金 性 能评 定 标 准 还 不完 善 ，低 温试 验 条 件
影 响。
关 键 词 ：２ １铝 合 金 ；变 极 Ｉ ２９ ￣ＴＧ；力 学性 能 中 图分 类号 ：Ｔ ５５ Ｇ１ ． １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ８ ８ ２ １ ）３ ０ ３ － ５ ５ ４ ９ （ ０ ０ — ０ ０ ０ ０ ０
２ １铝 合金 在零 下２ ０ ２ ０Ｃ ２９ ５ 一 ５ ￣ 的温 度 范 围内 ， 具 有 良好 的加 工 性 能 、高 的 比强度 、抗 腐 蚀 性 能 以及 较 高 的韧 性 ，被 认 为 是 航 空航 天 工 业 中最 具 应 用前 景 的轻 质 高强 结 构 材 料从 而 被 广 泛 的 应用
从 ３９ ａ 加 到 ４ １ ａ ４ ＭＰ 增 ８ ＭＰ ，提 高 了３ ． ；屈 服 强 ７８ ％ 度从２ １ ａ ３２ ａ ７ Ｍｐ 到 Ｏ ＭＰ ，提 高 了 １ ．％。母 材 的 延 １ ４ 伸率 在 室温条 件 下最 低 。从 以上数 据看 出２ １ 铝 ２９
(完整word版)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℃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高。
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 1 2219铝合金的化学成分Cu Mn Si Zr Fe Mg Zn V Ti Al5.8~6.80.2~0.4≤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/nΩ·m(O 态)、62/nΩ·m(T31、T37、T351 态)、57/nΩ·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/ nΩ·m·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175 MPa、75 MPa、18 %以及73 GPa；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360 MPa、185 MPa、20 %以及73 GPa；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360 MPa、250 MPa、17 %以及73 GPa；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395 MPa、315 MPa、11%以及73 GPa；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415 MPa、290 MPa、10%以及73 GPa；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455 MPa、350 MPa、10 %以及73 GPa；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475 MPa、395 MPa、10 %以及73 GPa。
2219铝合金T87状态板材生产过程中的热处理工艺研究
项目 标准
Cu 5.80 -6. 8
Mn 0.20 ~0.4
Ti 0.02 ~0. 10
材的各项性能指能指标。
1 试验材料及试验工艺
1.1 2219铝合金铸锭化学成分 2219铝合金的主要合金元素有Cu和Mn,并添
加适量的Ti、Zr、V等。试验中熔炼合金使用的原料 为:纯度99.7%的工业纯铝，电解铜,Al-llMn中间 合金,Al-3Ti中间合金.A1-6.5V中间合金,Zr是采用 K2ZrF6添加。按照表1所列2219铝合金标准化学成
advanced performance indexes, heat treatment processes are studied in the production proce・ dure. The processes include ingot homogenization process, solid solution quenching process, cold deformation in deformation-aging heat treatment and aging process. Through inspection and comparison of mechanical properties and observation of microstructure, the heat treatment process parameters are optimized and the optimal process system is finally determined. The 2219 ・T87 aluminum alloy plate produced in this way reaches the required performance inde xes.
浅谈轧制工艺对2219铝合金板材力学性能的影响
浅谈轧制工艺对2219铝合金板材力学性能的影响摘要：针对轧制工艺对2219铝合金板材力学性能的影响加以分析，以2219铝合金轧制板材的显微组织观察和力学性能测试的方式，明确其轧制工艺对其板材显微组织和力学性能的影响，保证其应用的效果与作用价值。
关键词：轧制工艺；2219铝合金板材；力学性能2219铝合金属于Al-Cu系可热处理强化铝合金，是美国20世纪50年代后期研制的一种铝合金。
因其高的强度，优良的焊接性能，高的断裂韧性，超好的耐低温性能（可在-270～300℃服役）使其从问世不久便投入到航天生产中，主要应用于航天火箭焊接氧化剂槽，飞机蒙皮及其结构零件等，比如我国大型运载火箭及相关型号的航天器推进剂贮存箱的瓜瓣件等，加强其力学性能的研究对相关工艺技术发展能够产生重要影响。
1试验材料和方法试验铸锭是将99.9%高纯铝以及工业纯铜和锰剂等中间合金按一定的比例熔炼，采用电磁搅拌凝固技术浇注而成。
试验所用2219铝合金的化学成分和标准要求成分如图1所示。
图1 2219铝合金实验铸锭及标准要求的化学成分将铸锭在530℃均匀化处理10h后随炉冷却，再进行切割处理，然后铣面至15mm厚的板坯。
板材分3批进行轧制试验,试验采用先热轧再冷轧的轧制工艺，3种工艺的总压下率相同但道次压下率不同[1]。
热轧前先将3批板材均置于保温炉内在480℃下预热2h，进行轧制。
每个道次热轧后在480℃保温12～15min，轧至5mm或4mm后在水中冷却到室温再进行冷轧，最终轧至1mm厚。
冷轧后的板材均在415℃下进行再结晶退火2h，最后进行T87热处理（545℃×30min固溶＋水淬＋180℃×18h人工时效）[2]。
热处理后板材沿轧制方向取样，经镶样、粗磨、精磨、抛光后用keller试剂腐蚀10～15s，运用OLYMPOS-DSX500光学显微镜进行金相显微组织观察[3]。
采用配有能谱分析系统的Sirion200型场发射扫描电子显微镜观察分析合金的拉伸断口形貌[4]。
冷金属过渡(CMT)增材制造2219铝合金性能
用400号、800 # 1 200 的砂纸打磨,然 用0.5
$m的抛光剂进行抛光，最后经科勒试剂'95%比0 ,
3 2.5%HNO ,1.5% HCL, 1% HF)浸蚀 10 〜20 s 后用
温水冲洗。
焊接方向
图2试验的取件位置
CMT电源
图1 CMT增材制造成形系统
表2 4种不同模式下的最优工艺参数
竖直 的抗拉 相差小于5 MPa,并且 他
3种 相比力学性能有 提高。
关键词：CMT增材；铝合金2219 ;气孔分布；组织性能
中图分类号：TG457.14
0路制广料化是高大本的以型广有效三属极阔低及创径、，使大前维相率铺增泛气等。造、，目言无由型模形基W 比的粉离"性材体，前3它需独C下0A型具状工于子。、制保主的N送年全特A有艺上的送弧流造护C设M的局高和机能特热焊金丝技是逐焊计离气效，床送体点增属(的术一(更点散氛的G或在增丝制增，，每种加M/、用工保是不六制材叠造材三一A以简目率艺护会)造W制加的的技层制电种单之以高)大造的累转的造术弧、、一［及、型1工灵原换0轮技为在成认-酗工金艺极1理活［廓3，术热金为1］%W 形属序-气,o。，效信9(源制极属可A］、W在体它。率,A模、大以领一作A金增保M几高送A直具域次为料成属技护M制、类接设性面进的形粉因丝)术焊造增完因应给为生成腔应备材主素、(技成材用铺了数成形体G用为要料的T成制米术填制限出有A的成限造本的充W制任正造主熔的)'、 PAW O
2019年第6期 53
嬉揺生产应用
1试验材料和方法
试验使用的填充材料和基 料 为ER2219 和2219-T87 ,化学成分见表1,两种材料具有相似的化 学成分，有 基 丝材的熔合。试 用砂纸打
高强Al-Cu合金2219焊接接头组织与性能
高强Al-Cu合金2219焊接接头组织与性能研究了高强Al-Cu合金2219 MIG焊焊接接头组织与性能。
2219铝合金焊缝显微组织为α(Al)+ α（Al）-CuAl2共晶，焊接接头中焊缝硬度值最低，焊缝拉伸性能最差，因此焊缝为焊接接头最薄弱区。
2219铝合金焊接接头力学性能远低于母材的力学性能，强度系数仅为母材的63.2%。
焊接接头经过人工时效处理，降低了焊接接头塑性，提高了接头强度，强度系数达到母材的67.6%。
0 序言铝铜合金也称硬铝合金，可热处理时效强化，具有很高的室温强度及良好的高温和超低温性能[1]，因此铝铜合金是工业中应用广泛的金属结构材料之一。
在铝铜系列合金中，多数合金的焊接性能不良，焊接接头强度系数仅为母材的60%[2]，严重制约了铝铜合金在工业中的进一步应用。
2219铝合金是一种高强、耐热、焊接性相对较好的铝铜合金[3]，由于国内对其焊接性能研究较少，其主要作为优良的贮箱结构材料，因此，研究2219铝合金焊接接头组织与性能，有利于进一步扩展2219铝合金的应用范围。
1 试验材料及试验方法试验材料为板厚20mm的2219-T87高强铝铜合金，焊丝为ER2319，直径为1.6mm。
2219铝合金及ER2319焊丝化学成分见表1。
焊接设备采用德国CLOOS公司生产的Qunito 503 MIG焊机，保护气体为纯度99.9%的氩气。
焊接后从试板上沿焊缝横向截取试样，加工成拉伸试样。
对拉伸试样进行时效处理，人工时效工艺为：160℃时效16小时。
拉伸实验在AG-250KNE电子拉伸实验机上进行。
用MICROMET硬度仪测量焊接接头横截面的维氏硬度变化，压头载荷为5Kg。
用E2-X30P/R型光学显微镜观察显微组织，用JB-30能谱仪进行化学成分分析，最后利用SSX-550扫描电镜对断口进行分析。
表1 2219铝合金及ER2319焊丝化学成分（质量分数,%）2 试验结果和讨论2.1母材及焊缝显微组织图1 和图2 分别为母材及焊缝显微组织。
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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℃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高。
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 1 2219铝合金的化学成分Cu Mn Si Zr Fe Mg Zn V Ti Al5.8~6.80.2~0.4≤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/nΩ·m(O 态)、62/nΩ·m(T31、T37、T351 态)、57/nΩ·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/ nΩ·m·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175 MPa、75 MPa、18 %以及73 GPa；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360 MPa、185 MPa、20 %以及73 GPa；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360 MPa、250 MPa、17 %以及73 GPa；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395 MPa、315 MPa、11%以及73 GPa；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415 MPa、290 MPa、10%以及73 GPa；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455 MPa、350 MPa、10 %以及73 GPa；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475 MPa、395 MPa、10 %以及73 GPa。
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Φ42 mm ×15 mm( 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( Φ270 mm/106 mm ×750 mm) 加热→ 35 MN 水压机挤压管毛料( Φ135 mm/20mm × L)→切断、车皮、镗孔( Φ132.5 mm/20 mm × 250 mm) →铸锭加热→ 6 MN 水压机二次挤压管材( Φ42 mm×15 mm) →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Φ270 mm/106 mm ×750 mm，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24 h。
3、采用二次挤压工艺挤压Φ42 mm×15mm( 外径×壁厚)的管材。
首先在35 MN挤压机上挤压管材毛料，规格为Φ135 mm/20 mm，挤压系数为 3.6，残料为50 mm；然后在6MN立式水压机挤压，挤压系数为11.6，残料为10 mm，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机/MN 挤压筒温度/℃挤压温度/℃RmN/mm 2Rp0.2N/mm 2A/%6360350 ～39038322822.4420 ～45038522822.1 400350 ～39038522721.9420 ～45038923121.5 450350 ～39038922921.9420 ～45039623421.2c.2219 铝合金大型锻环加工工艺1．Φ2000 mm/1 800 mm×400 mm 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→自由锻造→冲孔→环锻→机加工→淬火→矫直→时效→取样→探伤→成品验收。
2.铸造及均火制度，铸锭尺寸Φ680 mm×1 380 mm，铸锭进行均匀化退火，均匀化退火温度515℃～530℃，保温24 h。
3.锻造工艺(1)备料：Φ680 mm×1 380 mm铸锭。
(2)加热：430℃～450℃，保温9 h以上。
(3)锻造：镦粗至高度为460 mm，用Φ330 mm冲头中心冲孔，冲后平整，平整后高度H为460 mm。
(4)机加中心孔：加工后尺寸Φ3500+10mm。
(5)环锻：采用马架环锻方式进行铸造，环锻机加后尺寸：Φ2000+10mm/1800−100mm×4000+10mm。
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－2 )Ｒp0.2/(N·mm－2 )A/%Ｒm /(N·mm－2 )Ｒp0.2/(N·mm－2 )A/%Ｒm /(N·mm－2 )Ｒp0.2/(N·mm－2 )A/%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/mmσ0.2/MPaσb/MPaδ/%T85112.700~50.800 50.825~101.60027527040039544挤压的线、棒、型材状态与产品规格/mmσ0.2/MPaσb/MPaδ/% O125max221max12 T31、T3510、T3511≤12.6751802901412.700~76.17418531014 T622503706 T81、T8510、T85112904006自由锻件状态与产品规格/mmσ0.2/MPaσb/MPaδ/%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, Failure prediction of magnesium alloy sheets deforming at warmtemperatures using the Zener-Holloman parameter, 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, A comparative study on Arrhenius-type constitutive model andartificial neural network model to predict high-temperature deformation behaviour in Aermet100 steel, Mater. Sci. Eng. A. 528 (2011) 4774–4782. doi:10.1016/j.msea.2011.03.017.。