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中铝材料院：航空铝合金残余应力测试技术达国际先进，提升产品合格率

2024-12-05 10:06:46 来源：科技日报

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简介：中铝材料院牵头起草的两项铝及铝合金残余应力测试方法团体标准获批。航空铝合金制造中残余应力影响安全性。中铝提出“切缝翘曲法”，研制测试设备。与国外技术相比，效率更高、重复性更好，已用于多种材料测试，提升产品合格率。

11月22日消息，中铝材料应用研究院有限公司（中铝材料院）传来喜讯。中国有色金属工业协会和中国有色金属学会批准发布了由中铝材料院牵头起草的两项团体标准，即《铝及铝合金厚板残余应力测试方法切缝翘曲法》和《铝及铝合金薄板变形量及残余应力测试方法切缝翘曲法》，这标志着我国在航空铝合金残余应力测试技术领域迈进了一大步。

铝合金凭借其卓越的综合性能，在航空飞行器制造领域占据着首要地位。然而，航空铝合金在制造过程中面临诸多挑战。由于要承受剧烈的塑性变形和温度变化，其内部会产生大量残余应力。这些残余应力就像隐藏的“定时炸弹”，若不加以处理，将会造成铝材加工变形，使得零部件报废，更严重的是可能引发材料断裂，从而对航空器的安全性和可靠性构成严重威胁。所以，开发出可靠、快速且低成本的残余应力测试技术，成为有效调控国产航空铝合金的关键所在。

中铝材料院积极应对这一难题，创新性地提出了“切缝翘曲法”这种板材全厚度残余应力工业化定量表征方法。具体而言，该方法是通过垂直板材表面切割缝隙去除材料，逐步打破残余应力的平衡，再根据释放应力与板材未切割部分的刚度、弹性模量和翘曲量之间的关系，精准获取板材从表面到内部的残余应力分布情况。基于此方法，中铝材料院还自主研发了“切缝翘曲法”厚板和“切槽翘曲法”薄板内部残余应力测试设备。

值得一提的是，与国外传统的剥层法测试技术相比，中铝材料院的这项测试技术展现出明显的优势。其测量效率大幅提高，达到国外技术的1倍以上，测试结果的重复性更是提高了近1个数量级。这项技术成功解决了国产航空铝合金中厚板内部残余应力分布工业化定量检测的难题，并且填补了薄板全厚度工业化定量表征领域的空白。

目前，这一技术成果已经在相关企业中发挥了重要作用。它为7050等航空厚板、2024等航空薄板以及7055、2026等大飞机关键型材的残余应力提供了长期跟踪测试，产品合格率得到显著提升。在2024年，该技术成果通过了中国仪器仪表学会的成果评价，评价组一致认定其整体技术达到国际先进水平。这一成果不仅对中铝材料院意义重大，也为我国航空铝合金产业的发展提供了有力的技术支撑。