高強(qiáng)度鋁合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

沈國(guó)柱

摘要：高強(qiáng)度鋁合金有著密度低、強(qiáng)度高、焊接性能好的特點(diǎn)，在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，有效地推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文就高強(qiáng)度鋁合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了相關(guān)的分析。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度鋁合金；研究；發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

高強(qiáng)度鋁合金作是重要的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料，它抗拉強(qiáng)度、韌性以及耐腐性都較高，在我國(guó)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過程中有著較為廣闊的應(yīng)用前景。近年來，高強(qiáng)度鋁合金被廣泛地應(yīng)用于航空工業(yè)以及民用工業(yè)等領(lǐng)域，已成為航空工業(yè)的主要結(jié)構(gòu)材料之一，有效地推動(dòng)了我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展。高強(qiáng)度鋁合金作為一種高性能的材料，為了促進(jìn)這種高強(qiáng)度鋁合金的發(fā)展，就必須加大研究，研發(fā)出性能更好的鋁合金材料，進(jìn)而為我國(guó)現(xiàn)代化事業(yè)的發(fā)展提供保障。

1 高強(qiáng)度鋁合金的介紹

高強(qiáng)度鋁合金是將一些微量稀土原料加入到高品質(zhì)的原鋁中，以此來提高原鋁的強(qiáng)度，如抗拉強(qiáng)度、導(dǎo)電性、延展性、耐腐蝕性等。如將硅、鍶等少量元素按特定比例加入鋁中就是A356鋁合金，專用于汽車鋁輪轂的鑄造。將其它特定的稀土加入鋁中，可產(chǎn)出用于鑄造鋁導(dǎo)線、飛船、飛機(jī)、某些武器等的零部件的特種鋁合金。高強(qiáng)度鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、加工性能好及焊接性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在我國(guó)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過程中有著不可替代的作用，尤其是我國(guó)航天事業(yè)，已成為我國(guó)航空工業(yè)的主要結(jié)構(gòu)材料之一。

2 我國(guó)高強(qiáng)度鋁合金發(fā)展現(xiàn)狀

就我現(xiàn)階段的發(fā)展水平來看，受科技以及經(jīng)濟(jì)水平的制約，高強(qiáng)度鋁合金的研究開發(fā)起步比較晚，而隨著我國(guó)科技以及經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國(guó)對(duì)高強(qiáng)度鋁合金的研究也越來越深入，并取得了一定的成績(jī)。在20世紀(jì)80年代，在我國(guó)東北輕合金加工廠以及北京航空材料研究所研制出了M-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)高韌鋁合金，使得我國(guó)高強(qiáng)度鋁合金的研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段，并逐漸轉(zhuǎn)入到實(shí)用化階段，如：7075、7175以及7050等系類產(chǎn)品已經(jīng)被應(yīng)用于各種航空器機(jī)構(gòu)件的制造。而隨著科技水平的發(fā)展，在20實(shí)際90年代中期，我國(guó)北京航空材料研究所采用常規(guī)半連續(xù)鑄造法研制出了一種7A55的超高強(qiáng)鋁合金。近年來，研究者又成功的研制出了一種比7A55強(qiáng)度更高的7A60合金。在“九五”期間，北京有色金屬研究總院和東北輕合金加工廠紛紛研制俄羅斯B96Ц合金成分的超高強(qiáng)7XXX系鋁合金，并取得了一定的成就，使得人們對(duì)高強(qiáng)度鋁合金有了一個(gè)新的認(rèn)知。縱觀我國(guó)高強(qiáng)度鋁合金研究視野來看，其基本是沿著高強(qiáng)度、低韌性、高強(qiáng)度、高韌性、強(qiáng)耐腐蝕性的方向發(fā)展，對(duì)鋁合金研究也越來越深入。

3 高強(qiáng)度鋁合金的研究發(fā)展趨勢(shì)

3.1 復(fù)合微合金化

高強(qiáng)度鋁合金是在高品質(zhì)的原鋁中加入微量稀土元素來提高原鋁的強(qiáng)度的一種材料，這種高強(qiáng)度鋁合金主要是應(yīng)用于我國(guó)航空事業(yè)當(dāng)中，然而隨著我國(guó)航空事業(yè)發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)度鋁合金的強(qiáng)度要求也越來越高，現(xiàn)有的高強(qiáng)度鋁合金材料難以滿足航空工業(yè)發(fā)展的需要。為此，在高強(qiáng)度鋁合金未來發(fā)展道路上，應(yīng)當(dāng)加大研究，添加微量過渡族元素以及稀土元素，研發(fā)出各種滿足不同需要的高強(qiáng)度鋁合金材料。

3.2 改進(jìn)傳統(tǒng)的鑄錠冶金制備技術(shù)

鑄錠冶金作為高強(qiáng)度鋁合金制作過程的一個(gè)重要環(huán)境，其主要目的就是去除雜質(zhì)，不斷提高鑄錠冶金質(zhì)量。然而當(dāng)前鑄錠冶金加工工藝大多是用銅水澆鑄，而銅水是液態(tài)的，其去雜質(zhì)效果不是較強(qiáng)。為此，在高強(qiáng)度鋁合金研究發(fā)展中，就必須改進(jìn)傳統(tǒng)的鑄錠冶金制備技術(shù)，采用和研究各種先進(jìn)的熔體凈化和變質(zhì)處理方法，提高鑄錠冶金質(zhì)量。

3.3 深入研究高熔之狀態(tài)下合金的熱處理工藝

熱處理工藝作為高強(qiáng)度鋁合金制作中不可或缺的一部分，熱處理是指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能，其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量。在熱處理工藝、溫度、時(shí)間、火候都將影響到處理效果，如合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時(shí)，其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。對(duì)于高強(qiáng)度鋁合金而言，熱工藝處理的好壞直接關(guān)系到了鋁合金材料的韌性和強(qiáng)度，為此，在高強(qiáng)度鋁合金研究中，即必須不斷深化鋁合金熱處理工藝，研究合金強(qiáng)化固溶處理及多級(jí)多重相時(shí)效析出的沉淀強(qiáng)化機(jī)制，提高合金基體的過飽和固溶度以及提高沉淀相的體積分?jǐn)?shù)，通過MPt、GBP和PEZ的最佳配合，使合金朝著高強(qiáng)度、高韌性、良好抗腐蝕性的方向發(fā)展。

4 結(jié)語

高強(qiáng)度鋁合金作為當(dāng)前航空結(jié)構(gòu)主要材料之一，伴隨著我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)度鋁合金的需求也在不斷增加。為了更好地滿足我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，就必須加大高強(qiáng)度鋁合金的研究。為了研制出性能更好的高強(qiáng)度鋁合金材料，在研制過程中就必須深入合金的熱處理工藝，不斷改進(jìn)鑄錠冶金制備技術(shù)，添加稀土元素，進(jìn)而研制出滿足各種需求的高強(qiáng)度鋁合金材料。