航空铝合金残余应力测试技术提升产品合格率

科技日报讯 （记者赵汉斌 通讯员甘欣鑫 张琪）记者11月22日从中铝材料应用研究院有限公司（以下简称“中铝材料院”）获悉，中国有色金属工业协会、中国有色金属学会日前正式批准发布了由该院牵头起草的两项团体标准——《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取得重大突破。

记者了解到，铝合金因其优异的综合性能，成为航空飞行器制造的首选材料。航空铝合金在制造过程中要经历剧烈的塑性变形和温度变化，其内部会产生大量残余应力。这些应力如果不及时消除，会导致铝材加工变形、零部件报废，甚至发生材料断裂，严重影响航空器的安全性和可靠性。因此，研发高可靠、快速、低成本的残余应力测试技术成为国产航空铝合金进行有效调控的关键。

针对这一难题，中铝材料院提出了“切缝翘曲法”板材全厚度残余应力工业化定量表征方法。这种方法通过垂直板材表面切割缝隙去除材料，逐层打破残余应力的平衡，基于释放应力与板材未切割部分刚度、弹性模量和翘曲量的关系，获得板材从表面到内部的残余应力分布。基于该方法，中铝材料院自主研制了“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。

据介绍，与国外传统剥层法测试技术相比，中铝材料院研发的测试技术在测量效率上提高了1倍以上，测试结果重复性提高了近1个数量级。这一技术不仅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，还填补了薄板全厚度工业化定量表征领域的空白。

目前，此项技术成果已为相关企业生产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，显著提升了产品的合格率。2024年，该技术成果通过了中国仪器仪表学会的成果评价，评价组一致认为整体技术达到国际先进水平。