航空发动机机匣作为重要的承力结构,需要在减轻重量的同时保证足够的刚度和强度,这对材料的比性能和工艺性能提出了特殊要求。高强铝合金5059以其优异的综合性能,在发动机机匣制造中发挥着重要作用。

5059铝合金板材采用T7态热处理工艺:首先在465℃保温1小时完成固溶处理,水淬后立即进行预变形(拉伸2-3%),随后在120℃保温24小时进行人工时效。这一工艺使材料获得以η'(MgZn₂)相为主的强化结构,晶内析出相尺寸控制在5-15nm,晶界析出相呈断续分布。经过处理的材料抗拉强度达到580MPa,屈服强度520MPa,断裂韧性KIC值超过30MPa·m¹/²。
在机匣结构件的实际测试中,采用5059材料制作的构件在承受设计载荷时,应力分布均匀,最大应力点出现在预期位置。振动疲劳试验表明,构件在10⁷周次下的疲劳强度达到180MPa,完全满足发动机的振动要求。通过有限元分析结合实验验证,优化后的机匣结构实现减重25%,同时刚度提升15%。

我们采用微分扫描量热法研究析出相演变动力学,通过透射电镜精确表征强化相形貌和分布。建立了一套完整的铸造工艺控制系统,包括熔体净化、晶粒细化和变质处理,确保铸件质量满足航空标准。每批材料都进行全面的力学性能测试和金相检查,为发动机机匣制造提供可靠保障。
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