先进焊接技术在航空航天领域中的应用

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1、WeldingTechnologyforAviationandAerospaceIndustry航空航天焊接技术先进焊接技术在航空航天领域中的应用ApplicationofAdvancedWeldingTechnologyinAviationandAerospaceIndustry山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室　　李亚江　吴娜莫斯科国立鲍曼技术大学材料科学系　　P.U.Puchkov先进飞机的研制与生产对焊接技术的发展具有强大的推动作用，在解决航空制造技术关键问题时，焊接的优势越来

2、越明显，如减轻结构重量、提高结构性能等，焊接技术已由原来的辅助制造工艺演变成为飞机制造中的关键技术；另一方面，焊接技术自身的发展和完善，也为新型先进飞机的结构设计和制造提供了技术保证。的优势越来越明显，如减轻结构重李亚江航空航天材料的发展量、提高结构性能等，焊接技术已由教授，博士生导师，从事先进材料与特种焊接技术研究。主持完成国家自原来的辅助制造工艺演变成为飞机航空航天材料是指用于制造航然科学基金和省（部）级科研项目10多制造中的关键技术；另一方面，焊接空航天飞行器的材料，包括机体材料项，获教育部

3、自然科学一等奖1项、省科技术自身的发展和完善，也为新型先和发动机材料。高性能、多功能、复学技术奖4项，获国家发明专利8项，发进飞机的结构设计和制造提供了技合化和高环境相容性是未来航空材表论文180多篇。由国家留学基金委公派在莫斯科鲍曼技术大学（BMSTU）术保证。料的发展趋势。随着科技的发展和从事航空新材料焊接的合作研究。在飞机、发动机的研制和生产对飞机、太空船等使用要求的提高，中，焊接技术已经成为主导工艺方法飞机机体和发动机材料结构经历了[1]之一。它的进步与发展不仅能减轻4个阶段的发展，正在跨

4、入第五阶段飞机、发动机的重量，而且还为飞机、（见表1）。先进飞机的研制与生产对焊接发动机结构设计新构思提供技术支先进材料在航空航天中的应用技术的发展具有强大的推动作用，在持，促进发动机性能的提高和航空航带来了加工制造的难题。例如，发动解决航空制造技术关键问题时，焊接天业的发展。机材料必须满足高强度、无缺陷、耐2010年第9期·航空制造技术43论坛FORUM表1　飞机机体和发动机的材料结构变化[5]金是该贮箱的首选材料。由于铝锂合金的线膨胀系数约为钢的2倍，发展阶段年代机体材料结构发动机材料结构凝固

5、时体积收缩率达65%而产生较第一阶段1903~1919木材、布纤维钢大应力，在脆性温度区产生裂纹。北第二阶段1920~1949铝、钢钢、铝京工业大学白韶军、北京航空制造工第三阶段1950~1969铝合金、钛合金、钢高温合金、钛合金、钢、铝合金程研究所王亚军等对电子束焊得到的1420铝锂合金接头显微组织进行铝合金、钛合金、钢、复合材第四阶段1970~20世纪末高温合金、钛合金、钢了分析[6]。焊接前后采用4种热处料（以铝合金、钛合金为主）理制度：焊前热处理、焊后热处理、复合材料、铝合金、钛合金、高温

6、合金、钛合金、钢、复合材第五阶段21世纪钢结构（以复合材料为主）料焊接前后均未热处理、焊接前后均热处理，接头中存在β相（Mg2Al3）大高温等性能要求，航空发动机的主要接，可以获得质量高、变形小、深宽比颗粒和LiMgAl2、ZrAl小颗粒相，热材料由钢转变为钛合金、镍基高温合大的焊缝，在机体和航空发动机的制影响区为稳定等轴细晶组织；接头金、钛铝金属间化合物、复合材料等，造中得到广泛应用。例如，美国F-22的断口形貌为混合型，即使焊后热处从而对制造技术的要求就更高了。战斗机、欧洲2000型战斗机机体

7、的理效果也不明显。先进焊接技术除了应用在飞机大件部分承力结构、欧洲四国合作研制的钛合金具有优异的综合性能，如3的连接外，已经克服了焊接位置的严EJ200发动机第三级风扇钛合金整密度小（4.5g/cm）、比强度和抗裂纹[2]格限制，应用于机体、发动机的制造，体叶盘等均采用了电子束焊。扩展能力好、低温韧性好、抗蚀性能使得飞机制造有了飞跃发展，显著提航天材料及工艺研究所刘志华优异等。据统计，钛产量中约80%高了生产效率、减轻结构重量。等试验研究了厚度5mm的5A06铝用于航空和宇航工业，例如美国B-1合

8、金局部真空电子束焊，模拟战略导轰炸机的机体结构材料中，钛合金约先进焊接技术的应用[3]弹燃料贮箱前、后底法兰环缝结构。占21%，主要用于制造机身、机翼、飞机制造中采用了各种焊接技铝合金电子束焊对束流敏感，尤其对蒙皮和承力构件。TA15钛合金可用术。焊接结构件在喷气发动机零部厚度大于3mm的铝合金结构，束流来制造飞机隔框、带筋壁板等受力复[7]件总数中所占比例已超过50%，焊接偏小不易焊透、偏大焊缝金属易下杂的重要结构。北京航空材料研[8]的工作量已占发动机制造总工时的塌，试验中采用