(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 5。8～6。8

Mn 0。2~0.4

Si ≤0。2

Zr 0.1～0.25

Fe

Mg

Zn

V

Ti 0.02～0.1

Al Ba

≤0。≤0。0。10 0。05～3

02

0。15

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

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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

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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/℃ 360

挤压温 度/℃ 350 ～390 420 ～450 350 ～390 420 ~450 350 ~390 420 ～450

Rm N/mm 2 383 385 385 389 389 396

Rp0。2 N/mm 2 228 228 227 231 229 234

A/% 22.4 22。1 21.9 21.5 21.9 21。2

6 400

450

c。 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→

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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

mm.

(5)环锻：采用马架环锻方式进行铸造，环锻机加后尺寸：

mm/

中规定的力学性能指标。

表 3 力学性能指标要求

纵向

Ｒp0。2

Ｒm /(N·mm－

/(N·mm－

2 )

mm。成品的常温力学性能，淬火、时效后需要达到表3

横向

Ｒp0。2

A/％

Ｒm /(N·mm

/(N·mm－

－2 )

高向

Ｒp0。2 /

A/％

Ｒm /（N·mm

（N·mm－

－2 )

A/％

2 ）

2 )

2 ）

390 270 7 380 260 5 360 240 4

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 T851

σ0。2/MPa σb/MPa

δ/％

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12.700～50.800 50.825～101.600

275 270

400 395

4 4

挤压的线、棒、型材

状态与产品规格/mm O

T31、T3510、T3511

≤12.675 12。700～76。174 T62

T81、T8510、T8511

180 185 250 290

290 310 370 400

14 14 6 6

125max

221max

12

σ0。2/MPa σb/MPa

δ/％

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自由锻件

状态与产品规格/mm T6

纵轴向 轴的长横向 轴的短横向 T852

纵轴向 轴的长横向 轴的短横向

345 340 315 275 255 240

σ0。2/MPa σb/MPa

δ/%

400 380 365

6 4 2

425 425 415

6 4 3

［1］ H。-K. Kim, W.—J. Kim, Failure prediction of magnesium alloy sheets deforming

at warm temperatures 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 and artificial 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。