新型鋁合金的研發(fā)
發(fā)布日期：2014-08-14 08:12 瀏覽量：1831
近幾十年來，世界鋁合金材料正在向高強高韌等高性能鋁合金新材料的方向發(fā)展，以滿足航天航空等軍事工業(yè)和一些特殊工業(yè)部門的需求;同時發(fā)展一系列具有各種性能和功能的可以滿足不同條件和用途的民用鋁合金新材料。
鋁合金新材料的研發(fā)方向，主要是應用微合金化理論、采用電子冶金技術，調整合金元素含量和比例，添加高效微量元素，一方面改造現(xiàn)有1×××～9×××系列的上千種傳統(tǒng)鋁合金，使之充分發(fā)揮潛力，另一方面設計和發(fā)展一批新型的高強、高韌、高模、耐磨、耐蝕、耐疲勞、耐高溫、耐低溫、耐輻射、防火、防爆、易切削、易拋光、可表面處理、可焊接的和超輕的鋁合金材料及擠壓產品，以滿足不斷發(fā)展的國防軍工、科技尖端和國民經濟高速度發(fā)展的要求。
一.鋁-鋰合金(Al-Li)。
鋁-鋰合金的特性是具有低的密度、高的彈性模量和高的強度?，F(xiàn)在開發(fā)成熟的鋁-鋰合金主要是Al-Li-Sc-Zr系和Al-Li-Mg-Zr系合金，能夠替代7×××系超高強合金的均為Al-Li-Cu-Mg-Zr系合金。最典型的合金有2090和8091等20多種。研制的目標是達到7075-T6的強度和7075-T73的抗蝕性能。1996年美國在直升機中應用的鋁-鋰合金已達到機體重量的20%左右，2010年以后，在大型客機上預計有20%以上的結構采用鋁-鋰合金制作。
二.鋁-鈧合金(Al-Sc)。
鈧屬于稀土類金屬元素，密度小，熔點高，因為它能顯著提高鋁合金的再結晶溫度和力學性能，因而引起高度重視。近年來，俄羅斯和德國在Al-Sc合金的研究方面取得了很大進展，并研究出Al-Zn-Mg-Sc-Zr系和Al-Mg-Sc系合金。前者的特性是強度高，塑性、疲勞性能和焊接性能好，是一種新的高強、高韌性可焊鋁合金。它的應用領域也主要是航空和航天，此外也可以應用在高速艦艇和高速列車上。
三.鋁-鈹合金(Al-Be)。
鈹也屬于高熔點的稀有金屬，Al-(7.0～30)%Be-(3～8)%Mg合金都處于Al-Be-Mg三元相圖的兩相區(qū)，其組織由初晶鈹和固溶Mg的Al相組成，使合金有很好的綜合性能。如Al-7.0%Be-3%Mg合金的抗拉強度達到650Mpa，伸長率大于10%，可以應用在航空工業(yè)。但由于制造工藝復雜，使其應用受到限制。
四.鋁基復合材料。
目前開發(fā)的鋁基復合材料主要有B/Al、BC/Al、SiC/Al、Al2O3/Al等。添加的纖維可分為顆粒、晶須、短纖維和長纖維，其中SiC/Al復合材料是最有發(fā)展前途的，因為它不需要用擴散層處理包覆纖維，成本低。鋁基復合材料的特點是密度小、比強度和比剛度高、比彈性模量大、導電導熱性好、抗腐蝕、耐高溫、抗蠕變和耐疲勞等。美國制造的10米多長的型材和管材已經用在了各種航天器上，并且已經成為鋁合金、甚至鋁-鋰合金的重要競爭對手。此外，鋁-鋼、鋁-鈦等層壓式鋁基超高強復合材料在近年來也得到了發(fā)展。
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