新型鋁合金的研發(fā)

近幾十年來(lái)，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(mǎn)足航天航空等軍事工業(yè)和一些特殊工業(yè)部門(mén)的需求;同時(shí)發(fā)展一系列具有各種性能和功能的可以滿(mǎn)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(shù)，調整合金元素含量和比例，添加高效微量元素，一方面改造現有1×××～9×××系列的上千種傳統鋁合金，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(chǎn)品，以滿(mǎn)足不斷發(fā)展的國防軍工、科技尖端和國民經(jīng)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在開(kāi)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。較典型的合金有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(lèi)金屬元素，密度小，熔點(diǎn)高，因為它能顯著(zhù)提高鋁合金的再結晶溫度和力學(xué)性能，因而引起高度重視。近年來(lái)，俄羅斯和德國在A(yíng)l-Sc合金的研究方面取得了很大進(jìn)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(lǐng)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(chē)上。
　　
　　三.鋁-鈹合金(Al-Be)。
　　
　　鈹也屬于高熔點(diǎn)的稀有金屬，Al-(7.0～30)%Be-(3～8)%Mg合金都處于A(yíng)l-Be-Mg三元相圖的兩相區，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(cháng)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(kāi)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(cháng)纖維，其中SiC/Al復合材料是較有發(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(diǎn)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(cháng)的型材和管材已經(jīng)用在了各種航天器上，并且已經(jīng)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(lái)也得到了發(fā)展。