耐热铝合金的研究发展及应用
1．前言
为了能在150～350℃温度范围内用低密度、低价格的铝合金代替钛合金,在过去的二十年内，快速凝固耐热铝合金受到广泛重视。该领域的研究发展很快，相继开发了以Al-Fe、Al-Cr为基的一系列耐热铝合金，并且得到实际应用。2．耐热铝合金的发展
传统的高强铝合金主要是亚共晶成分的合金，含有在端际固溶体中固溶度原子分数大于2%的合金元素，通过时效过程中金属间化合物的析出使合金达到强化。但在150℃以上的环境温度下，这些析出相以很快的速度粗化，材料性能急剧下降，限制了使用范围。七十年代后期，为了满足先进战斗机对材料的需求，美国空军把注意力集中于开发在350℃温度以下能取代钛合金的铝合金，并资助了一些研究项目，耐热铝合金的研究开始受到重视。
要提高铝合金的耐热性能，必须在合金中形成大量弥散分布且具有热稳定性的析出相。要达到这个要求，加入的合金元素应该在液态时固溶度高，固态时几乎不固溶并有较低的扩散系数，满足这个要求的是大部分过渡族金属元素和镧系元素(表1)。采用快速凝固技术可以提高这些元素在铝中的极限固溶度，在合金中形成足够数量的弥散粒子，耐热铝合金就是在铝合金中加入一定量这些元素的基础上发展起来的。
表1合金元素在铝合金中的固溶度和扩散速度
2.1 Al-Fe-Ce合金
美国铝公司(Alcoa)根据合金元素的作用和资源、价格等方面的因素，选择铝和Cr、Mn、Fe、Ni、Co及Ce六种元素组成的六个二元系和十五个三元系进行了系统研究，每种合金中溶质元素加入总量为5%原子分数。研究发现，几乎所有的合金都表现出较好的热稳定性，而且三元系的性能优于二元系。经过数次对合金成分和合金元素含量的优化后发现，Al-Fe-Co和Al-FeCe合金的性能超过了预定要求达到的指标。经过大量的前期研究工作，认为耐热铝合金以含Fe的合金系性能较好，所以最终选择了Al-Fe-X(Co、Ni、Ce)合金系进行进一步深入研究，最后合金成分确定为Al-8Fe-4Ce，并发展成为实用化的耐热铝合金。
2.2 Al-Fe-V-Si合金
由于Fe和V在铝中的溶解度低，扩散系数小，所以美国联合信号公司(Allied Signal)选择Al-Fe-V合金进行研究。在研究过程中，发现其中某个炉次合金的耐热性明显好于其它炉次，进一步的分析发现，该合金中的硅含量比其它合金明显高。对合金的熔炼过程分析，在使用含SiO2的坩埚进行熔炼时，SiO2被还原成Si进入了铝液。Si进入铝合金后，形成了Al13(Fe,V)3Si，而Al-Fe-V 三元系的其
它合金中却没有这种析出物。对该析出物的研究发现，它和基体之间有特定的位向关系，并且在适当的Fe/V比例时，析出相和基体之间有很好的晶格匹配，两相之间的界面能较低，高温下的粗化速度较Al-Fe-V系的其它析出物缓慢，使合金的耐热性得到提高。在此基础上发展了Al-Fe-V-Si系列的耐热铝合金,成功地应用于航空、航天及汽车零件。
2.3 Al-Cr-Zr合金
早期由Elagin和Federov对低浓度Al-Cr-Zr合金进行的研究虽然不多，但表明了该合金作为耐热铝合金的发展潜力，Alcan和Sheffiled大学在较宽的合金成分范围内对Cr和Zr加入后的热稳定性进行了研究，发现含Cr的合金在直到450℃的温度都具有阻止溶质聚集和析出相粗化的能力，并保持高的固溶强化效果。而加入Zr后，在高温还会产生时效硬化现象。在这些早期工作的基础上，得到含4%～4.5%Cr和1.5%～2.5%Zr的合金具有良好的热稳定性。如果在合金中再加入少量的Mn，其耐热性可以进一步提高。与Al-Fe系耐热铝合金的不同之处在于，Al-Cr系耐热铝合金在固结成形后，还需要进行后续的热处理，以达到最佳力学性能。
总之，近十几年来，对耐热铝合金进行了大量的研究，相继开发了一系列快速凝固耐热铝合金。除上述合金外,主要的还有Pratt&Whitney开发的Al-Fe-Mo-V 合金，Pechiney开发的Al-Fe-Mo-Zr合金和Sumitomo开发的Al-Fe-V-Mo-Zr合金。这类合金主要以Al-Fe和Al-Cr为基础，添加表1所列的过渡族金属元素和镧系元素，形成以下几种三元、四元和多元合金：
(1)Al-Fe-X，X代表铝中共晶形成元素Ce、Ni等；
(2)Al-Fe-Y(-Y)，三元或四元，Y代表铝中包晶形成元素Mo、V、Zr、Ti等；
(3)Al-Fe-Si-Y，Y同样代表铝中包晶形成元素；
(4)Al-Cr-Zr-Mn合金。
3．快速凝固耐热铝合金的组织及性能
3.1 Al-Fe二元快凝耐热铝合金的组织和性能
Al-Fe二元合金在平衡条件下,由α-Al和Al3Fe组成。由于Al3Fe是硬脆相且以粗大针状出现在α-Al基体上，严重割裂了基体的连续性，使合金强度低、韧性差。而快凝技术可改变铁在α-Al中的固溶度及Al3Fe的形态和分布，并使Al3Fe成为合金的弥散强化相，使合金获得意想不到的高耐热性。
Al-Fe合金的组织受冷却速度的影响，冷却速度不同,其组织形态也不同。例如：用气体雾化的Al-8Fe合金粉末，不同尺寸的颗粒，可能出现5种不同的微观组织，即显微α-Al，胞状α-Al，α-Al+Al6Fe，共晶组织以及Al3Fe初生相。而用熔体旋铸法制得的Al-Fe合金，条带由薄变厚，其组织形态由微晶变为细等
轴晶、菊花状及放射状枝晶。合金中的Al3Fe形态和分布也受冷却速度的影响。冷却速度增加时，Al3Fe由粗大的棒状转变为细小的棒状，再转变成菊花状，进一步增加冷却速度，Al3Fe变得非常细小，甚至出现“光学无特性”组织。提高冷却速度，合金中的第二相不仅仅是平衡相Al3Fe，同时还有亚稳相Al6Fe及Al m Fe(m=4.4)。
Al-Fe二元合金的性能主要取决于弥散相的体积分数和大小。当合金中铁含量由2%增加到10%时，弥散相体积分数由7%增加到18%，弥散相直径由0.13μm仅增加到0.21μm。这种弥散相的热稳定性较好，加热温度低于300℃时，尺寸变化不大。含铁8%的合金，500℃下加热100h后，弥散相也仅由原来的0.21μm长大到0.32μm，且弥散相体积分数不受加热温度的影响。
合金中铁元素含量决定弥散相体积分数，进而影响合金性能。对气体雾化Al-(2～10)Fe粉末热挤压后的性能研究表明：随着合金中铁含量的增加，弥散相体积分数增高，合金的拉伸强度增加。但是，铁含量增加到8%后，铁含量再增加，强度增加缓慢，而延伸率却显着下降。合金的高温强度取决于弥散相的热稳定性，在低于300℃热暴露时，由于弥散相变化很小，因而强度变化也不大；但在300℃以上热暴露时，弥散相(主要是Al3Fe)有粗化的趋势，强度开始下降，但合金的延伸率随温度的升高而增大。
Al-Fe二元合金的其他主要性能特点还有：在均衡密度差的情况下，合金较小变形量的抗力(0.1%蠕变强度)较高，可与钛合金相比美；在100℃和某一给定应力下，该合金的蠕变抗力较传统铝合金也有显着的改善。
3.2 Al-Fe-Ce快凝耐热铝合金的组织及性能
Ce是镧系元素，在铝基体中有小的溶解度和低扩散速度，而且能形成高体积分数的二元和三元金属间化合物,起弥散强化作用。这些金属间化合物一部分是热处理发生转变形成的亚稳相，其他是稳定相。因此，此类合金具有较高的强度和热稳定性。
Al-Fe-Ce合金的平衡相有：二元相Al3Fe4,Al6Fe和Al4Ce，三元相Al13Fe3Ce,Al10Fe2Ce和Al20Fe5Ce。Al6Fe,Al10Fe2Ce和Al20Fe5Ce并非是平衡相。Raghavan等对气体雾化挤压后的Al-8.8Fe-3.7Ce合金的组织进行了研究，结果表明：合金中的金属间化合物有球状亚稳相Al6Fe，棒状亚稳相Al20Fe5Ce(主要弥散相)，等轴型亚稳相Al10Fe2Ce(主要沉淀相)，以及平衡相Al13Fe4Ce和Al13Fe3Ce。当对挤压态合金进行热处理时，亚稳相分解转化。分解开始温度约300℃，在400℃下长时间受热亚稳相基本转变为相应的平衡相，其中Al6Fe转变成Al3Fe4,Al10Fe2Ce和Al20Fe5Ce转变成Al13Fe3Ce。
对气体雾化Al-8.32Fe-3.4Ce合金的性能进行了研究，结果表明：该合金常
温拉伸和屈服强度均高达500MPa以上，在低于300℃受热后，室温下测得的强度基本不变，显示了较高的热稳定性。高于300℃时，强度开始下降，但仍保持较高的水平。如300℃热暴露100h后，室温下测得的强度仍在300MPa以上。合金受热强度下降的原因有两方面：一是亚稳相转变成平衡相，弥散强化作用减弱；二是晶粒长大和相粗化。
在研究加入其他合金元素对Al-Fe-Ce合金组织和性能影响时，发现钛的加入有利于提高合金的热稳定性，其原因是钛可以阻塞合金元素的扩散通道，起提高再结晶温度的作用。例如，Al-8.9Fe-4.3Ce旋转叶片法快凝合金加入1%的钛后，室温抗拉强度375MPa，300℃时的抗拉强度仍保持275MPa。此外，Al-Fe-Ce 合金中加入Ni、Zr等合金元素后，均有利于提高合金的强度。
3.3 Al-Fe-Si快凝耐热铝合金的组织及性能
快凝Al-Fe-V-Si耐热铝合金最早由AlliedCorp公司开发，该合金是在Al-Fe-V 基础上引入了硅元素。合金中加入硅后，使原来针状Al3Fe相变为球形Al13(Fe,V)3Si相，这是该合金中唯一的弥散相。虽然Al13(Fe,V)4Si仍是一种亚稳相，但热稳定性极佳，在温度高于500℃时仍保持亚稳状态。
对采用平面流铸法生产的Al-13.4Fe-0.85V-2.23Si合金条带组织进行了分析，发现Al13(Fe,V)4Si相沿晶成簇分布。由于弥散相沿晶分布，改变了合金再结晶温度并抑制了晶粒的生长，使合金具有较高的热稳定性。其中合金元素钒能降低弥散相颗粒与基体间的界面能，减小颗粒粗化驱动力。合金在510℃受热时，弥散相也没有明显粗化。
Al-Fe-V-Si快凝铝合金具有许多优异的性能。例如：100℃和300℃下的拉伸强度分别高达470MPa和320MPa，屈服强度也在370MPa和300MPa以上。采用快凝/粉末冶金(RS/PM)法生产的该合金，断裂时呈一定的各向异性，这与原颗粒表面包覆的氧化物挤压过程中被拉伸有关；但该合金的冲击值较高，轴向K1c 值，可高达21MPa.m1/2，径向值略低些。K1c值随着温度的升高而降低，316℃时仅是25℃时的一半。William，Richard和Chan等把高温韧性差的原因归于断口分层。Al-Fe-V-Si合金较其他成分的快凝耐热铝合金还具有高的疲劳强度和抗疲劳裂纹生长能力。研究表明：疲劳裂纹多在原颗粒界面或微孔上形核，扩展过程中常遇到细弥散相及变形亚结构的抑制，甚至裂纹能重新弥合，这是其疲劳强度高的原因。此外，该合金还具有较一般铸造合金高的抗腐蚀能力。
3.4 其他Al-Fe基耐热铝合金的组织及性能
Al-Fe-V-Mo是具有包晶反应的快凝耐热铝合金，该合金中出现的金属间化合物相有：AlFe(Mo,V),，Al6Fe和Al3Fe。Al-8Fe-2Mo-1V是其典型合金，该合金中弥散相体积分数约占17%左右，金属间化合物尺寸在0.1～1μm之间。此
合金的常温强度和高温强度较高，见表1。
表1部分快速凝固耐热铝合金的性能
Al-Fe基耐热铝合金中加入锆形成Al3M型沉淀相，这类沉淀相与α-Al基体间的界面能较小，因而，锆元素加入不仅可以减小沉淀相的析出速率，还可以降低粗化速度，增加了合金的热稳定性。Al-Fe-V-Zr合金中的相有胞状S′相，Al3Fe，Al3Zr及Al6Fe相，其中Al3Zr相体积分数较高，且多在热挤压过程中形成。该合金性能特点是，附带的耐蚀性特别好，其原因是化学成分和显微结构细化两者的综合作用结果。Al-Fe-Mo-Zr合金中的钼存在形式比较复杂，尚难准确确定，但衍射证明钼均匀分布于粉末中。此类合金中由于钼固溶改变了晶格常数，且在后续的热处理过程中形成大量的Al3Zr相，使合金强度提高。屈服强度高达650MPa，极限抗拉强度高达730MPa；300℃时的高温强度也比快凝Al-Fe-V-Si 合金高。
Al-Fe-Cr-Zr雾化合金存在Al13Cr2，Al3Zr，Al3(Fe、Cr)及Al31Fe4金属间化合物相，合金粉末越细，即冷却速度越高，Al13Cr2越细小，平衡相Al13Fe43越少。其中Al3Cr2，Al3Zr和Al3(Fe、Cr)相具有良好的热稳定性和抗粗化能力，而Al3Zr 相与基体存在共格关系，沉淀强化效果较好，导致该合金具有高的常温和高温强度及韧性。采用多级雾化热挤压工艺制备的Al-6.8Fe-3.75Cr-1.52Zr合金常温拉伸强度达465MPa，伸长率5.0%，而400℃时的强度仍保持108MPa，伸长率升到9.3%。
快凝Al-Fe-Ni系耐热合金，由于存在以Al(FeNi)2为基的三元τ相，可有效地增加合金的模量，同时，τ又是剪切时的稳定相，再加上τ相与α-Al基体具有良好的取向关系，使合金强度和热稳定性显着增加。Al-Fe-Ni合金中加入少量Mo、Cr后，合金中出现Al x Mo(x表示制造条件不同，化合物的原子组成比不同)等相，合金在480℃时极限抗拉强度仍高达490MPa，冲击值K1c也保持在12MPa.m1/2左右。
Al-Li-Mn-Zr雾化及喷射沉积合金中存在第二相：Al6Mn，Al4Mn，Al3Zr，Al3Li和AlLi，其中锰和锆弥散相抑制了再结晶和晶粒长大，加速含锂相的时效。这类合金常温强度和韧性均较低，但在高温时却保持较高的性能。例如：250℃时仍保持常温85%～90%的模量和强度。
4．快凝耐热铝合金的应用及存在的问题
开发快凝耐热铝合金的最终目的是取代飞机零件中的钛合金。近些年来的研究成果表明，这方面的工作已取得了很大进展，快凝耐热铝合金的某些性能已相当或超过了部分钛合金的。例如：Al-Fe-Zr-V的比强度与Ti-6Al-4V相当，而Al-Fe-Ce在150℃和230℃时屈服强度分别为449MPa和391MPa ，已超过
Ti-6Al-4V合金的，再加上这些新型合金密度低，价格便宜，一般不含有贵重的战略元素，已经有可能在230～350℃的温度范围内与常规的钛合金竞争，甚至取代钛合金。目前，快凝耐热铝合金已成功地用于制造气体涡轮发动机的压缩翼片和叶片，以及涡轮和散热片等部件，还可以用于制造火箭和宇宙飞船上的某些构件。当快凝耐热铝合金用于制造飞机构件时，造价一般只是钛合金的30%～50%，而飞机重量却可以减轻15%左右。如果进一步提高其耐热性能，应用范围还将扩大。
快凝耐热铝合金目前存在的问题主要有以下几方面。性能方面：1、快凝耐热铝合金的疲劳强度、蠕变强度还不够高，这与粉末冶金过程中原始颗粒界面和氧化物有关；2、快凝耐热铝合金的断裂韧性也不甚理想，尤其是存在明显的中温脆性，引起脆性的原因还待进一步研究。成本方面：采用粉末冶金工艺的快凝耐热铝合金，虽然性能比熔铸合金优越，但制造成本偏高却成了该合金面临的挑战。
快凝耐热铝合金今后的研究方向将主要集中在以下几方面：1、发展低成本的新型快凝工艺。由于喷射沉积快凝工艺相对RS/PM工艺而言，生产工序简化，避免了原始粉末颗粒界面氧化问题，可使合金的韧性得到提高，生产成本降低。因此，应进一步完善喷射沉积快凝工艺，使其应用于实际生产。2、进一步研究合金的耐热机理，包括过固溶的基体在受热过程中的作用。3、研究引起合金中温脆性的原因及解决措施，进一步提高合金的韧性。
铝合金材料的耐热性能研究 铝合金作为一种高强度、轻量化的材料，在工业领域被广泛应用。但是在高温环境下，铝合金材料的力学性能会发生剧烈变化，这使得铝合金材料的高温耐久性成为了研究的热点领域。本文将对铝合金材料的耐热性能研究进行探讨。 一、高温下铝合金材料力学性能的变化 在高温环境中，铝合金材料的力学性能会发生剧烈变化，最主要的变化是材料的强度和硬度会下降。这是因为在高温环境下，材料的屈服强度和持久屈服强度会显著下降，同时硬度也会随之降低。此外，材料的断裂韧性和冲击韧性也会下降。 二、铝合金材料耐热性能的评价方法 为了评价铝合金材料的耐热性能，需要进行一系列的试验。其中比较重要的试验有高温抗拉试验、高温弯曲试验、高温蠕变试验等。在高温抗拉试验中，试样在高温下进行拉伸试验，以评价材料的高温抗拉强度。在高温弯曲试验中，试样在高温下进行弯曲试验，以评价材料的高温弯曲强度。在高温蠕变试验中，试样在高温下进行蠕变试验，以评价材料在高温下的变形性能。这些试验可以提供材料在高温环境下的力学性能数据，以判断材料的耐热性能。 三、改善铝合金材料的耐热性能的方法 为了改善铝合金材料的高温性能，通常采用的方法有增加材料的强化相、调整材料的组织和成分、采用表面涂层等。其中增加强化相一般采用纳米颗粒强化、奥氏体不稳定化强化等方法，可以有效提高材料的强度和硬度。调整材料的组织和成分可以采用合理的热处理方案，以调整材料的晶粒度和相组成，进而提高材料的耐热性能。另外，采用适当的表面涂层也可以提高材料的耐高温性能，如用钼或钨钢作为涂层材料，则可以有效地防止氧化和腐蚀，并提高材料的耐热性能。 四、铝合金材料的耐热性能对未来的发展意义
铝合金的主要应用领域及其发展方向 一，铝合金简介 以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 二，铝合金的分类 铝合金按照其性质和应用的不同可划分为普通铝合金，超高强度铝合金，耐热铝合金，铝基复合材料。其应用的领域各有侧重，涵盖了铝合金的所有应用领域。 三，铝合金的应用 1，典型用途 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔，热交换器 1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036 汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件 2124 航空航天器结构件 2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环 2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300℃。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料 2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
铝基材料的研究与应用 铝合金是一种常见的轻金属材料，因其良好的强度、耐热性以及优良的抗腐蚀 性而受到广泛的应用。近年来，随着技术的不断发展，铝基材料的应用领域越来越广泛。本文将从铝基材料的研究与应用两个方面探讨其发展趋势。 一、铝基材料的研究 （一）现状分析 目前，铝基材料的应用领域较为广泛，如航空航天、汽车制造、建筑等。其中，由于航空航天行业对材料强度、韧性要求较高，因此航空航天领域对铝基材料评价标准更加严格。对比国外市场，我国在铝基材料的研究方面还有很大的提升空间。在研发中，需要注重注重材料的自主知识产权和技术革新。 （二）未来趋势 1.高强铝合金 高强铝合金主要应用于高速列车、航天器、航空航天器等领域，这些领域对材 料的强度和塑性的要求非常高。未来，高强铝合金的重点研究方向主要是实现更高的强度和更好的热处理稳定性。 2.铝合金复合材料 铝合金复合材料是一种新型的复合材料，由于其高强度、低密度、耐腐蚀等优点，其应用前景广阔。未来，铝合金复合材料的研究重点是实现材料的高性能和低成本。 3.高温铝合金
高温铝合金主要应用于航空航天、火箭发射、航空引擎等领域，这些领域对材 料的能够承受高温环境的能力很强。未来，高温铝合金的重点研究方向主要是提高其高温性能和高温下的稳定性。 二、铝基材料的应用 （一）现状分析 目前，铝基材料的应用范围越来越广，主要应用于汽车、飞机、建筑等领域。 随着人们对轻量化需求的不断增加，铝基材料的应用前景非常广阔。在建筑领域，铝合金的应用主要集中在门窗、隔断和幕墙等领域。在汽车制造领域，铝合金广泛运用于车门、车顶、车身等部位。 （二）未来趋势 1.运用更广 随着轻量化产业的快速发展，铝基材料作为重要的轻量化材料之一，其应用领 域将越来越广泛。未来，铝基材料的应用将不仅限于传统领域，还将应用于新领域。 2.涉及更多行业 未来，铝基材料不仅将会被应用于传统的航空航天、船舶、汽车等行业，更多 新领域也会将铝基材料作为材料首选。随着中央空调、光伏、电力设备等领域的不断发展，铝基材料的应用也会随之增加。 3.应用形态更多元化 未来，铝基材料的应用形态将会越来越多元化。例如在建筑领域，铝合金的应 用不仅局限于门窗、隔断和幕墙等领域，还会扩展到钢结构建筑、电装饰等领域。 综上所述，铝基材料是当前应用广泛的轻金属材料，其研究和应用前景都非常 广阔。未来，铝基材料将继续发挥其优势，加大在新领域的研究和应用。
国内外高端铝合金材料发展及研究现状 近日，俄罗斯国立研究型技术大学研制出一种低成本、可耐400℃高温的铝合金，相较于其他类似合金可承受范围高出100℃至150℃，预计将大大减少铁路运输、航空和其他设备的重量和碳足迹。而我国在碳中和和轻量化背景下，也在积极探索“以铝代钢”的发展模式，推动铝合金行业的发展。 一、铝合金行业市场规模 由于铝合金耐高温、可循环利用、低成本等优点，近年来日益受到各个领域的广泛应用。2017年铝合金行业市场规模为2011.18亿元，2020年增长至2765.53亿元。预计2021年铝合金行业市场规模将达到2997.55亿元，2022年将进一步达到3318.34亿元。 近年来，我国铝合金产量持续增长。2021年9月中国铝合金产量为93.5万吨，同比增长3%；2021年1-9月中国铝合金累计产量为835.4万吨，累计增长19.2%；2015-2020年中国铝合金产量逐年递增，2020年达到最高。 二、国内外铝合金材料发展及研究现状 （一）国外铝合金材料发展及研究现状 总体来看，工业发达国家铝合金材料开发与应用的历史时间长，基础好，研究积累雄厚，铝合金材料体系系统性强，产业技术水平较高。尤其是美国、俄罗斯等工业强国较早开展了铝合金材料的研发工作，申请了大量的铝合金牌号，广泛应用于汽车、船舶、空天等领域，现已形成了一定程度的专利霸权。 在汽车领域，铝合金是实现汽车轻量化的重要材料。在2XXX 系铝合金方面，美国的雷伊路菲公司和法国的西贝内公司相继开发了2036-T4、AU2G-T4
铝合金板材，用于汽车车身。在5XXX 系铝合金方面，美国铝业公司（ALCOA）开发了X5085-O、5182-O 等铝合金，用于车身内板。在6XXX 系铝合金方面，美国研制了6009 和6010 车身铝合金板。挪威海德鲁铝业公司[2] 在2018 年开发了HHS360 合金，抗拉强度比6082 合金提高了10.8%，达到360 N/mm2 ，伸长率达到10%；之后，该公司又在此基础上开发了HHS400 合金，抗压强度达到400 N/mm2 ，屈服强度不小于370 N/mm2 ，伸长率为8%，主要应用于汽车制造。美国的肯联铝业公司[2] 开发了HSA6 系列合金，其中HSA6-T6 合金挤压型材的最低屈服强度为370 N/mm2 ，而最低抗拉强度为400 N/mm2 ，与采用传统铝合金材料制造的全铝汽车质量相比，可减重30% 以上。目前，国外先进铝加工企业致力于开发低成本的汽车板。印度的诺贝丽斯铝业公司已经推出AdvanzTM 系列合金Ac5754R，进一步减轻了汽车重量。该公司还与捷豹路虎汽车有限公司合作开发了具有优异成形和卷边性能的AC-170PX 铝合金[3]，用于汽车覆盖件外板。而美国的奥科宁克公司成功开发了新一代汽车板生产设备与工艺“Micro-Mill”技术，极大地提升了汽车车身和覆盖件用铝板的性能，综合性能提升20%，成本降低30%。目前，在汽车车身板领域，应用最多的为6082 铝合金，在前后防撞梁上较多企业尝试使用6XXX 系或7XXX 系挤压型材来制备。 在船舶领域，铝合金在船舶上的应用逐渐扩大。国外发展较早。迄今为止，主要是5XXX 系和6XXX 系铝合金，分别用于船壳体和船上建筑。在变形铝合金方面[4]，主要有：美国的5086、5456 合金，日本的5083 合金，英国的N8（5083）合金，前苏联的AMr6（5A06）、AMr61、B48-4（01980）、K48-1、K48-2合金。俄罗斯研制了含钪（0.1%~0.3%）的高强度Al-Zn-Mg 系合金
铸造耐热铝合金的研究进展及展望 摘要：耐热铝合金具有广阔的应用前景.但限于对其研究起步较晚，在材料的种类、品质以及工艺技术方面仍存在较多的技术问题需要去开发与研究.随着耐热铝合金在航空航天、交通等工业领域发挥着越来越重要的作用，因此耐热铝合金的开发与应用必将引起足够的重视 关键词：铸造耐热铝合金；应用；展望 前言 铝合金具有良好的比强度，在航天器制造、机械装备、交通等领域具有广泛的应用.随着绿色环保与循环经济的发展要求越来越高，特殊性能的铝合金需求越来越旺盛。如耐热铝合金，即要求在高温下有足够的抗氧化性以及抗蠕变能力等，在兵器、船舶、航空、航天、汽车等行业中具有广泛的需求。但传统的铝合金材料难以满足这些领域内耐高温、高比强等苛刻要求，如发动机上的活塞、缸套等零部件，均要长期服役在350~400℃的高温条件并承受着足够的载荷以及热疲劳的作用。因此，开发符合高温服役条件的耐热铝合金具有良好的发展前景，近年来Al-Fe、Al-Cr、Al-Ti等一系列耐热铝合金应运而生。 1耐热铝合金的形成机理分析 对于耐热铝合金而言，其核心目标是保持良好的高温强度。但在一定的温度下，铝合金基体将发生软化，而且晶粒有持续长大的趋势，导致材料的力学性能下降。目前，针对耐热铝合金的材料制备与工艺技术的研究主要集中在以下4个方面：1）通过合金化处理使合金的再结晶温度有所提高，稳定基体组织形态，可提高基体的热强性；合金元素的多元加入增加了晶格结构中的点缺陷，为高温状态下的原子迁移过程设置了障碍，使固溶强化的效果得以维持，有利于铝合金在高温下保持稳定的性能。2）通过优化合金成分、热处理工艺和控制凝固等手段，形成热稳定性好的弥散析出相等，使其弥散分布于铝合金基体中并产生钉扎作用，阻碍晶界滑移和位错运动，以提高基体组织的稳定性.如添加Ti、Zr、V、
铝的应用前景 铝的应用前景 铝是一种轻金属，在广泛的应用领域中具有重要的地位。它具有良好的导电性，热传导性和机械性能，同时还具有重量轻、耐腐蚀、可回收利用等优点。随着科技的不断进步和人们对环保意识的增强，铝材料的应用前景越来越广阔。 一、建筑领域 在建筑领域，铝材料被广泛应用于门窗、外墙幕墙、天花板、楼梯扶手等建筑装饰和结构材料。铝合金门窗具有轻巧、耐老化、耐腐蚀等特点，适用于各种气候条件下的建筑。而铝合金外墙幕墙则具有良好的防火性能和装饰性能，能够满足现代建筑对外观和保温隔热的要求。铝制天花板能够呈现出各种独特的造型和效果，被广泛应用于商业、办公以及居住空间中。此外，铝制楼梯扶手具有轻便、耐腐蚀的特点，能够提供安全可靠的支持。 二、汽车工业 在汽车工业中，铝材料的应用越来越广泛。由于铝的密度低，使用铝材料可以降低整车质量，提高燃油效率。铝合金车身更加耐腐蚀，可以有效延长汽车的使用寿命。此外，铝合金还可以用于发动机零部件、制动系统和悬挂系统等关键部件的制造，提高汽车的性能和安全性。随着电动汽车的快速发展，
铝材料在电池、充电器和电动驱动系统中的应用也将越来越广泛。 三、航空航天领域 铝制品在航空航天领域有着广泛的应用。航空工业以其轻巧、耐腐蚀和高强度的特点选择铝合金作为飞机结构材料。它可以减轻飞机的重量，提高飞机的载荷能力和燃油效率。此外，铝合金在导电、热传导和抗疲劳等方面也具有出色的性能，能够满足飞机的复杂应力环境。在航天领域，铝合金被广泛应用于火箭、卫星和航天器的制造。 四、包装和日常用品 铝材料在包装领域有着重要的应用。铝制罐头是食品和饮料行业常见的包装方式，它可以有效地保护食品和饮料的质量，延长其保质期。此外，铝箔也是常见的包装材料，用于包装药品、化妆品、烟草等商品。由于铝的可回收性，这些铝制品在使用后可以进行回收再利用，减少对环境的影响。此外，铝材料还可用于制作日常用品，如厨具、电子产品外壳等。 综上所述，铝材料在建筑、汽车、航空航天、包装和日常用品等领域都有重要的应用。随着科技的进步和人们对环境保护的关注，铝的应用前景将更加广阔。未来，我们可以期待铝材料在更多领域的创新应用和发展。
铝合金结构材料的应用及其发展方向【摘要】 铝合金结构材料是一种轻质、高强度的材料，具有广泛的应用前景。在航空领域，铝合金结构材料被广泛应用于飞机机身及零部件制造，有效减轻了飞机重量，提高了飞行性能。在汽车制造领域，铝合金结构材料也被广泛应用于车身及零部件制造，使汽车具有更好的动力性能和燃油经济性。未来，铝合金结构材料的发展趋势将更加注重材料的环保性和可持续发展，推动其应用于更多领域。铝合金结构材料将在未来得到更广泛的应用，其发展方向值得关注。通过不断的研究和创新，铝合金结构材料将在各个领域发挥更重要的作用，推动产业的发展和进步。 【关键词】 铝合金结构材料, 应用, 发展方向, 航空领域, 汽车制造领域, 可持续发展, 发展趋势, 广泛应用, 未来发展, 关注。 1. 引言 1.1 铝合金结构材料的应用及其发展方向 铝合金是一种轻质、高强度、耐腐蚀的金属材料，具有良好的导热性和导电性，在工业生产和日常生活中得到广泛应用。铝合金结构材料在航空领域的应用尤为突出，用于制造飞机机身、飞行控制部件和发动机零部件，能够降低飞机的整体重量，提高飞行效率。在汽车
制造领域，铝合金结构材料也被广泛应用于汽车车身、发动机和制动系统等部件，可以降低汽车的油耗，提高车辆性能。 随着科技的进步与工艺的不断创新，铝合金结构材料正在不断发展壮大。未来，铝合金结构材料的发展趋势将主要集中在提高强度和耐腐蚀性能，减轻材料重量，降低生产成本和维护成本。铝合金结构材料的可持续发展也备受关注，包括循环利用废铝资源、开发生产新型铝合金材料和改善生产过程的环保性能。 铝合金结构材料将在未来得到更广泛的应用，并且其发展方向值得我们密切关注，相信铝合金将会在各领域展现出更大的潜力和价值。 2. 正文 2.1 铝合金结构材料的广泛应用 铝合金结构材料是一种应用广泛的材料，其轻量化、高强度、耐腐蚀等特点使其在各个领域得到了广泛的应用。在航空领域，铝合金结构材料被广泛应用于飞机机身、发动机零部件等关键部位，其轻量化的特性大大降低了飞机的重量，提高了飞行效率，同时又能保证飞机的安全性。在汽车制造领域，铝合金结构材料也被广泛应用于汽车车身、引擎和悬挂系统等部件，减轻了汽车整体重量，提高了燃油效率和行驶稳定性。在建筑、电子、船舶等领域，铝合金结构材料也都有着重要的应用价值，展现出其广泛的适用性和优越的性能。未来，随着科技的不断发展和人们对环保的关注，铝合金结构材料的应用范
航空航天用铝合金材料的发展及应用简介 一、引言 航空航天工业是现代工业的重要组成部分，其发展水平直接关系到一个国家的综合实力。铝合金作为一种重要的结构材料，在航空航天领域中具有广泛的应用。本文将对航空航天用铝合金材料的发展和应用进行简要介绍。 二、航空航天用铝合金材料的发展 1. 早期应用 航空航天领域最早使用的铝合金材料是铝-铜合金，具有较高的强度和硬度，但存在着热变形性能差、焊接性能差等问题。随着航空航天工业的发展，对铝合金材料的需求逐渐增加，推动了铝合金材料的研究和发展。 2. 铝合金材料的改进 为了解决早期铝合金材料存在的问题，研究人员对铝合金进行了改进。通过添加适量的合金元素和采用优化的熔炼工艺，得到了一系列性能更优异的铝合金材料。例如，添加锂元素可以提高铝合金的强度和硬度，同时能够提高其耐腐蚀性能；添加镁元素可以提高铝合金的塑性和可焊性。这些改进使得铝合金材料在航空航天领域中得到了广泛应用。 3. 高强度铝合金的发展
随着航空航天工业对材料性能的要求越来越高，高强度铝合金得到了广泛关注。高强度铝合金具有较高的强度、优异的抗疲劳性能和良好的耐腐蚀性能，适用于制造飞行器的结构件和发动机零部件。目前，研究人员已经开发出多种高强度铝合金材料，如7系列铝合金、2系列铝合金等，并不断进行材料设计和工艺改进，以满足航空航天工业对材料性能的需求。 三、航空航天用铝合金材料的应用 1. 飞行器结构件 航空航天领域中最常见的应用就是飞行器的结构件制造。铝合金具有较低的密度和较高的强度，能够同时满足飞行器的轻量化和强度要求。例如，飞机机身、翼面、舵面等都采用铝合金材料制造，以减轻飞机自重、提高飞行性能。 2. 发动机零部件 铝合金材料在航空航天发动机的制造中也得到了广泛应用。发动机零部件对材料的强度、耐热性和耐腐蚀性要求较高，而铝合金具有较好的综合性能，能够满足这些要求。例如，涡轮叶片、燃烧室等关键部件都采用铝合金材料制造，以提高发动机的工作效率和可靠性。 3. 航空航天器壳体 航空航天器壳体是航空航天领域中对材料要求最高的部分之一。铝
镁合金铝合金在汽车轻量化上的应用及发展趋势 随着社会的发展，人们对汽车的安全性和环保性提出了更高的要求。同时，考虑到汽车的运行效率，轻量化已经成为汽车制造业的一个重要趋势。轻量化不仅可以减轻汽车自身的重量，从而提高汽车的能效和耐用性，还可以减少对环境的影响。 在汽车轻量化的领域中，镁合金和铝合金是两种常见的轻质材料。这些材料具有轻、强、耐腐蚀等特性，因此被广泛应用于汽车制造业。以下是关于镁合金和铝合金在汽车轻量化领域的应用以及发展趋势的一些介绍。 一、镁合金的应用 1.发动机系统 镁合金被广泛应用于发动机系统中，如进气歧管、缸体、缸盖和飞轮等。这些零部件的重量比传统材料轻30%，可以降低发动机的总重量，从而减少油耗和废气排放。 2.底盘系统 镁合金可以用于制造底盘系统部件，例如底盘面板、垫片和弹簧梁等。这些部件的重量比钢铁材料轻50%左右，可以显著降低整个底盘系统的总重量，从而提高车辆的稳定性和操控性。 3.车身结构 镁合金可以作为车身结构材料，例如车架、门板和车门边框等。与钢铁材料相比，镁合金可以减轻车体重量，并提高车辆的安全性和耐久性。 铝合金是车身结构材料的主要选择之一。与钢铁材料相比，铝合金具有更轻的重量、更高的强度和更好的耐腐蚀性能。因此，铝合金制造的车身结构材料可以减轻车身重量，并提高车辆的燃油效率和行驶性能。 铝合金可以用于制造悬挂系统部件，如减震器和支撑臂等。悬挂系统的轻量化可以降低车辆的重量，并改善车辆的操控性。 铝合金可以用于发动机系统的制造，例如汽缸盖，进气歧管和散热器等。由于铝合金具有良好的导热性和耐高温特性，因此可以提高发动机的热效率和性能。 三、发展趋势 1.高强度材料
耐热铝合金材料的研究与开发 随着现代科技的快速发展，人们对于材料强度、稳定性、耐磨性和耐高温性能等方面的需求越来越高。在此情况下，铝合金作为一种轻质强度高的金属材料已经广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。而随着各个领域对于铝合金材料的要求不断提高，耐热铝合金材料的研究和开发也变得日益重要。 一、耐热铝合金材料的定义及特点 耐热铝合金是指能够在高温环境下维持强度和韧性的铝合金材料。对于高温环境下的航空航天、建筑和电子等应用领域来说，耐热铝合金的优异性能使得其尤其具有潜力和应用前景。 与常规铝合金不同，耐热铝合金具有以下特点： 1. 具有更高的抗拉强度和耐蚀性。 2. 能够在高温下保持韧性和强度。 3. 能够保持长时间的高温使用。 4. 具有良好的成型和加工性能。 因此，耐热铝合金材料的研究和开发是铝合金材料研究领域的一个重要方向。 二、耐热铝合金材料的研究现状
目前，国内外对于耐热铝合金材料的研究主要集中在以下几个 方向： 1. 研究高温强化技术。 高温强化技术是指将铝合金材料在一定温度下施加压力，从而 使得材料中析出的第二相颗粒细化，从而提高材料的强度和韧性。目前，这一技术已经成为耐热铝合金材料的主流技术之一。 2. 研究添加合金元素。 通过添加稀土、锆、镁、钛等合金元素，可以显著提高铝合金 材料的成型性和耐高温性质，并有效减缓材料在高温下的软化速度，为铝合金材料的高温应用提供重要的技术支持。 3. 研究表面处理技术。 表面处理技术是指通过采用化学法、电化学法等方法对耐热铝 合金材料进行表面处理，从而增强其在高温、高压下的耐腐蚀性 和机械性能。这样处理之后，铝合金材料的表面能够形成一层均匀、致密、具有良好耐氧化性和抗腐蚀性的氧化层，从而提高材 料的抗腐蚀和抗氧化性能。 三、耐热铝合金材料的应用前景 随着我国的制造业不断发展，尤其是高端制造业的崛起，对于 高性能、高质量铝合金材料的需求也呈现出逐年增长的趋势。耐
耐热铝合金用途 耐热铝合金是一种具有优良耐高温性能的合金材料，广泛应用于各个领域。本文将从耐热铝合金的特点、应用领域以及未来发展趋势等方面进行探讨。 耐热铝合金具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下保持较高的强度和硬度。这是由于铝合金中添加了一定比例的合金元素，如铜、镁、锌等，这些元素能够显著提高铝合金的耐高温性能。此外，耐热铝合金还具有优异的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境中长期稳定工作。 耐热铝合金的应用领域非常广泛。首先，在航空航天领域，耐热铝合金被广泛应用于航空发动机、航空器结构件等关键部件上。由于航空发动机工作温度较高，对材料的耐高温性能要求较高，因此耐热铝合金成为首选材料。其次，在汽车制造领域，耐热铝合金被用于汽车发动机缸盖、排气管等零部件上。耐热铝合金具有较低的密度和良好的导热性能，能够提高发动机的工作效率和燃油利用率。此外，耐热铝合金还广泛应用于船舶制造、火箭发动机、电力设备等领域。 未来，随着科技的不断进步，耐热铝合金的应用前景将更加广阔。首先，随着航空航天工业的发展，对高性能耐热材料的需求将不断增加，耐热铝合金将会得到更广泛的应用。其次，随着新能源汽车
的快速发展，对发动机材料的需求也将不断增加，耐热铝合金将在新能源汽车领域发挥重要作用。此外，随着工业自动化水平的提高，对高温设备的需求也将增加，耐热铝合金将有更多的应用机会。 耐热铝合金作为一种具有优良耐高温性能的合金材料，具有广泛的应用前景。它在航空航天、汽车制造、船舶制造等领域发挥着重要作用，并且在未来将会得到更广泛的应用。我们有理由相信，随着科技的不断进步，耐热铝合金将会在更多领域发挥其独特的优势，为人类社会的发展做出更大的贡献。
铝合金建筑材料的发展现状及应用 铝合金建筑材料独特的自重轻、比强度高、容易加工、耐腐蚀性好以及便于回收利用等特点成为建筑领域里一种新型应用材料。 标签：铝合金；性能；应用；发展趋势 铝合金作为一种优质的、高比强度的轻质结构材料，经过一百余年的发展，已经成为全球用量仅次于钢铁的第二大金属材料。尤其是20世纪中期开始，铝合金开始大量由军工转向民用，广泛应用于国民生产的各个领域，成为国民基础经济建设中不可或缺的一类重要材料。传统的混凝土及钢材等建筑材料由于自重大、耐久性差、力学性能差等不足，大大限制了其在一些领域的使用。而铝合金作为一种有着多种优异性能的新型建筑材料，在当今经济社会建设发展中扮演着越来越重要的角色。 1 概念 铝合金是指以铝为基体的一类合金的总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在建筑业、航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。它的性能特点相对于钢材和混凝土材料来说，铝合金作为一类新型建筑材料具有很多传统建材所不具有的优良特性。重量轻、比强度高，耐腐蚀性能好和耐低温性能等。采用铝合金代替钢材或者混凝土可以大大减轻结构自重。由于上部结构较轻，不但减轻了施工强度，缩短施工周期而且对基础的要求降低，而且减少了下部结构的建造费用。针对大规格高强度的铝合金材料的成分设计、熔炼、均匀化、固溶、淬火、预拉伸以及时效各工序的相关技术进行了研究。现代铝合金材料正朝着轻质高强、大规格、高均匀性和材料/结构一体化方向发展，这也是高强铝合金材料科学与工程研究的热点；铝合金在大气的影响下，其表面能够自然地形成一层氧化层。这种氧化层可以在很大程度上防止铝合金材料的腐蚀，对海洋微生物SRB作用下，铝合金的耐腐蚀情况分析结果表明铝合金作为建筑材料应用到海洋工程时也需要采取一定的防护措施，如涂覆聚氨酯、聚脲防护层等；研究发现随着温度的降低，合金的抗拉强度和屈服强度均呈上升趋势，且抗拉强度的增幅明显大于屈服强度，不会因为屈服强度接近抗拉强度而发生韧脆转变。随着温度的降低，其强度和延伸率非但不减小反而有所增加，因此可以用于制造北方寒冷地区的建筑结构。 2 建筑应用 铝合金建筑材料主要用作建筑门窗、幕墙、室内外装饰用、隔热铝型材、结构用等。 2.1 玻璃幕墙用铝合金型材
铝及铝合金的发展、应用及我的认识 概述： 铝是元素周期表中第三周期ⅢA族元素，原子序数13，原子量26.98154，原子半径0.143nm，离子半径0.086nm。金属铝为银白色。³℃），导电、导热性能优良；具有面心立方晶格，同素异构转变，无磁性；；具有极好的塑形和低的强度（纯度为99.99%时，Rm=45MPa，A=50%），易于加工成型；还具有良好的低温塑性，直到-253℃其塑性和韧性也不降低；铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃（1埃=0.1纳米）的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，极易溶于强碱，也能溶于稀酸。纯铝的主要用途是配制铝合金，还可用来制造导线、包裹材料及乃是器具等。 纯铝的强度低、硬度低，不适合制造受力的机械零件。向铝中加入适量的合金元素制成铝合金，可改变其组织结构，提高性能。常加入的元素主要有铜、锰、硅、镁、锌等。此外鉻、镍、钛、锆等辅加元素。由于这些合金元素的强化作用，使得铝合金既具有高强度有保持了纯铝的优良特性，因此，铝合金可用与制造承受较大载荷的机械零件或构件，成为工业中广泛应用的有色金属材料。由于铝合金具有高的比强度，又使其成为飞机的主要结构材料。 发展： 人类到公元1825年才首次制得几毫克铝粉。铝发现得晚，炼铝技术成熟得更晚。无论是在人们发现的金属元素，还是作为一种结构材料，铝及其合金都不及其他金属。但是铝和铝合金的出现，却极大地推动了工业文明，特别是航空航天科技和工业的发展。 在1746年，波特（J. H. Pott）用明矾制得一种氧化物。当时其他的科学家，如法国的拉瓦锡（A. L. Lavoisier）认为，这是一种与氧结合很牢的未知金属的氧化物，用碳和其他还原剂都夺取不了它所结合的氧。这样，就拉开了提炼单质铝的帷幕。 1807年，英国的戴维（H. Dary）用铂片做阳极，铁丝做阴极，用直流电电解熔融的钾碱与这种氧化物的混合物，结果只制得少量的合金。戴维虽然没有成功地提炼出单质金属，但他坚信这种金属的存在。 1825年3月，丹麦物理学家奥尔斯泰（Hans Christan Oersted）用钾汞齐还原无水氯化铝，然后在真空条件下把得到的铝汞齐中的汞蒸馏掉，得到了几毫克的铝粉。奥尔斯泰的报告中说，铝具有与锡相同的颜色和光泽。 1845年，德国化学家沃勒（Priedrich Wohler）也用钾还原氯化铝的方法得到了一些10~15mg 的铝珠，并初步测定了它的密度、延展性和熔点等。 以上还只是在实验室中出于研究的目的少量制取铝。到了1854年，法国冶金学家戴维尔（Henri Sainte Claire Deville）用便宜的钠代替钾，用吸水性较小，稳定性较好的复盐NaAlCl4代替极易吸水而水解的无水氯化铝，制得纯度为97~97.3%的铝。同年，在拿破仑三世（拿破仑一世的侄子）的支持下建厂进行工业生产。 1855年，一件稀世之宝——银光闪闪的铝标本呈现在巴黎博览会上。它无穷的魅力立即引起了全世界的巨大反响。美英德等国相继建厂生产珍贵的铝。铝自问世即得到显贵们的宠爱。这个时候生产出来的铝比白金还贵，每千克价格达到600美元，只能用来制作昂贵的首饰以显耀豪富。可是，只过了20年，因为电解法炼铝的成功，铝价大跌。就像成长中的婴儿，铝开始蹒跚起步了。在发明电解法炼铝技术之后，埃鲁和霍尔就分别开始了开拓铝工业的艰辛道路。当时，人们受习惯思维的限制，总认为铝只能用来做些首饰而已，铝应用尚未打开局面。 到了1906年，这在铝工业发展历史上同样是一个重要的年份。在这一年，德国的冶金学家阿弗列•威尔莫（Wilm）尝试将其他金属元素添加到铝中，终于发明了一种含有铜、锰、镁和铝
铝合金材料的加工技术及应用 铝合金是一种重要的材料，它具有良好的耐腐蚀性、强度高、密度低、耐热性能好等特点，因此广泛应用于航空、汽车、电子等领域。本文将介绍铝合金材料的加工技术及其应用。 1. 铝合金加工技术 铝合金的加工技术主要包括锻造、拉伸、挤压、压铸、铸造等。其中，锻造是一种重要的铝合金成型技术，它通过将铝合金材料在高温、高压下进行变形，使其形成所需形状。锻造的优点是能够得到优良的机械性能和高品质表面，适用于制造大型零件、奇形异状零件和高强度零件等。 拉伸是另一种常用的铝合金加工技术，它可以增强铝合金的强度和硬度，提高其抗拉性能。通过拉伸可以制造各种规格的铝合金材料，如板材、管材、棒材等。拉伸还可以通过冷拉、热拉等方式进行加工，以适应不同需求。 挤压是铝合金加工中常用的一种方法，它通过在挤压机中将铝合金材料加热，然后通过挤压机的模具进行挤出，达到所需的形状。该工艺适用于制造各种规格的管材、棒材等铝合金材料，具有高效、高精度等优点。 压铸是一种将熔融状态下的铝合金材料压入模具中的工艺，通过快速冷却固化来制造各种铝合金零件。压铸可以制造出形状复杂、尺寸规格精确的铝合金零件，适用于制造汽车零件、电子产品等。 铸造是一种将液态铝合金材料倒入模具中然后冷却凝固成型的工艺，通常用于制造大型铝合金零件。铸造工艺可以制造各种铝合金零件，包括汽车零件、船舶零件、机械零件等。 2. 铝合金应用领域
铝合金具有良好的耐腐蚀性、强度高、密度低、耐热性能好等特点，因此广泛 应用于航空、汽车、电子等领域。 航空领域是铝合金的主要应用领域之一，航空器的大部分结构都是采用铝合金 材料制造，如机身、机翼、起落架等。铝合金材料的轻量化能够提高整个飞机的飞行性能和经济性。 汽车领域也是铝合金的重要应用领域之一。铝合金材料的轻量化对于汽车的能 耗和环保性能有着显著的贡献。目前，汽车厂商普遍采用铝合金材料制造发动机盖、车门、车架等部件。 电子领域也广泛应用铝合金材料，如电脑外壳、手机外壳等都采用铝合金材料 制造。铝合金材料具有良好的导热性能和尺寸稳定性，可以确保电子产品的正常运转。 3. 结语 铝合金材料作为一种重要的材料，具有良好的特性和广泛的应用前景。在未来，随着科学技术的不断进步，铝合金材料的加工技术和应用领域将会不断拓展，为人类社会的发展作出更大的贡献。
早在公元前5 世纪就已有用明矾作收敛剂、煤染剂的记载。1824 年，丹麦的物理化学家厄斯泰德将氯气通入粘土和木炭的炽热混合物中，然后将所得的无水氯化铝与钾汞齐一起加热，第一个制备出不纯的金属铝。 许多人常以为铁是地壳中最多的金属，其实，地壳中最多的金属是铝，其次才是铁。铝占整个地壳总重量的7.45%，差不多比铁多一倍。地球上到处都有铝的化合物，像最普通的泥土中，便含有许多氧化铝。我们和铝打交道可不少。衣袋里的硬币、钥匙、钢笔帽；餐桌上的调羹、饭盒、砂锅；房间里的门把手、暖瓶壳、铝制家具；天地间的飞机、汽车轮船等。衣食住行，离开铝简直寸步难行。 传统的镀银穿衣镜，正被真空镀铝镜代替；铅和锡夹层的牙膏袋，也被铝皮牙膏袋代替了；包糖果、卷烟的锡纸，早已名不副实，变成了铝箔；那金光闪闪的“金纸”——铝做的，钠银白雪亮的银粉油漆——掺的是铝粉；甚至姑娘衣衫上那黄澄澄的“铜”纽扣，廉价的“金银”首饰，都是铝做成的。 可是，在100 多年以前，铝曾被人们列入稀有金属的行列，称为“银色的金子”，比黄金还要珍贵。法国皇帝拿破仑三世为了显示阔绰，将他的军旗族头上的银鹰换成了铝鹰。每逢盛大国宴，他都拿出珍藏的铝质餐具，在宾客面前炫耀一番，好像国宝一样。发现元素周期律的俄国化学家门捷列夫，曾经接受过英国皇家学会的崇高奖赏——一只普普通通的铝杯。原来，铝的发现和工业化生产历史很短，一向被称为“年轻的金属”。 化学史上，常认为德国的维勒是最先发现铝的化学家。1827 年，维勒将金属钾和无水氯化铝放在坩埚里一起加热，冷却后投入水中，得到银灰色的金属铝粉末。 30 年后，法国化学家德维尔用金属钠还原氯化铝，使铝成为工业产品。但当时金属钠价格昂贵，用金属钠生产出来的铝比黄金还要贵好几倍。铝仍然不能成为普通的商品。 当时，有人为讨好德维尔，说他制造的铝比维勒制造的强多了，德维尔才是铝的发现者。可是，德维尔却不听恭维，十分讨厌搬弄是非。他铸造了一枚铝质纪念章，上面印制了维勒的头像和名字，并特意标出“ 1827”——维勒发现铝的年代，赠与维勒表示敬意。两人因此成为亲密的朋友，在科学史上传为佳话。 21 岁的美国大学生豪尔决心攻关，使铝的生产成本大大降低。在他的老师——维勒的学生的鼓励下，他于1886 年用电解法制铝取得成功。豪尔拿到一批银亮的纽扣大小的铝球，欣喜若狂，捧着跑进老师的房间里报喜。从此，铝变成了廉价的商品。美国铝公司的展柜里，至今还陈列着豪尔制得的第一批电解铝粒。在豪尔的母校俄柏林大学的校园里矗立着青年大学生豪尔的铝铸像，全校师生引以为荣。 几乎同时，大洋彼岸21 岁的法国青年大学生埃罗也成功地用电解法制得了铝。当他闻讯豪尔的成就时，毫不嫉妒，还和豪尔交流试验情况，互相切磋，成为莫逆之交。和德维尔向维勒表示敬意一样，埃罗远渡重洋到美国祝贺豪尔荣获柏琴奖章，又为后人留下一段佳话。
耐热铝合金(de)研究发展及应用 1．前言 为了能在150～350℃温度范围内用低密度、低价格(de)铝合金代替钛合金,在过去(de)二十年内,快速凝固耐热铝合金受到广泛重视.该领域(de)研究发展很快,相继开发了以Al-Fe、Al-Cr为基(de)一系列耐热铝合金,并且得到实际应用. 2．耐热铝合金(de)发展 传统(de)高强铝合金主要是亚共晶成分(de)合金,含有在端际固溶体中固溶度原子分数大于2%(de)合金元素,通过时效过程中金属间化合物(de)析出使合金达到强化.但在150℃以上(de)环境温度下,这些析出相以很快(de)速度粗化,材料性能急剧下降,限制了使用范围.七十年代后期,为了满足先进战斗机对材料(de)需求,美国空军把注意力集中于开发在350℃温度以下能取代钛合金(de)铝合金,并资助了一些研究项目,耐热铝合金(de)研究开始受到重视. 要提高铝合金(de)耐热性能,必须在合金中形成大量弥散分布且具有热稳定性(de)析出相.要达到这个要求,加入(de)合金元素应该在液态时固溶度高,固态时几乎不固溶并有较低(de)扩散系数,满足这个要求(de)是大部分过渡族金属元素和镧系元素(表1).采用快速凝固技术可以提高这些元素在铝中(de)极限固溶度,在合金中形成足够数量(de)弥散粒子,耐热铝合金就是在铝合金中加入一定量这些元素(de)基础上发展起来(de). 2.1 Al-Fe-Ce合金 美国铝公司(Alcoa)根据合金元素(de)作用和资源、价格等方面(de)因素,选择铝和Cr、Mn、Fe、Ni、Co及Ce六种元素组成(de)六个二元系和十五个三元系进行了系统研究,每种合金中溶质元素加入总量为5%原子分数.研究发现,几乎所有(de)合金都表现出较好(de)热稳定性,而且三元系(de)性能优于二元系.经过数次对合金成分和合金元素含量(de)优化后发现,Al-Fe-Co和Al-FeCe合金(de)性能超过了预定要求达到(de)指标.经过大量(de)前期研究工作,认为耐热铝合金以含Fe(de)合金系性能较好,所以最终选择了Al-Fe-(Co、Ni、Ce)合金系进行进一步深入研究,最后合金成分确定为Al-8Fe-4Ce,并发展成为实用化(de)耐热铝合金. 2.2 Al-Fe-V-Si合金 由于Fe和V在铝中(de)溶解度低,扩散系数小,所以美国联合信号公司(Allied Signal)选择Al-Fe-V合金进行研究.在研究过程中,发现其中某个炉次合金(de)耐热性明显好于其它炉次,进一步(de)分析发现,该合金中(de)硅含量比其它合金明显高.对合金 (de)熔炼过程分析,在使用含SiO 2(de)坩埚进行熔炼时,SiO 2 被还原成Si进入了铝液.Si 进入铝合金后,形成了Al 13(Fe,V) 3 Si,而Al-Fe-V三元系(de)其它合金中却没有这种析出 表1 合金元素在铝合金中(de)固溶度
铝合金应用领域及发展 铝合金是一种以铝为基础的合金材料，通常由铝、铜、镁、锰、锌等金属以及其他元素的相互作用组成。铝合金具有轻质、强度高、耐腐蚀、导热性好、易加工成型等优点，因此在多个领域得到广泛的应用。下面将对铝合金的应用领域及其发展进行讨论。 1. 航空航天领域：铝合金在航空航天领域得到广泛应用，主要用于制造飞机机体、燃油箱、发动机部件和飞行仪表等。铝合金的轻质特性可以减少飞机的自身质量，提高运载能力和燃油效率，同时具备良好的强度和抗腐蚀性能，提高了飞机的安全性和耐久性。 2. 汽车制造领域：随着汽车工业的发展和环保意识的增强，铝合金在汽车制造领域的应用越来越广泛。铝合金被用于汽车发动机零部件、车身结构、底盘和悬挂系统等。由于铝合金具有轻质和优异的强度，能够减轻汽车自身重量，提高燃油经济性和减少尾气排放，同时也具备较好的安全性能。 3. 电子领域：铝合金在电子设备上的应用也逐渐增多。由于铝合金具有良好的导电性和热导性能，以及较高的强度和耐腐蚀性，适用于电脑外壳、手机外壳、电子元件散热器等。铝合金在电子设备中的应用不仅可以提高设备的散热性能，还可以使设备更轻薄便携，提高产品的品质和用户体验。 4. 建筑领域：铝合金因其轻质和耐蚀性常用于建筑领域。铝合金被用于制造门
窗、幕墙、屋顶、室内装饰等。铝合金门窗和幕墙系统具有良好的隔热性能，能够降低建筑物的能耗。并且铝合金的表面能够进行多种颜色的氧化处理，增加了建筑的美观性。 5. 医疗设备领域：铝合金具有良好的生物相容性和抗菌性，因此在医疗设备制造中得到广泛应用。铝合金被用于制造手术器械、医疗器械和义肢等。其优质的机械性能、耐腐蚀性和低密度使其在医疗器械中具有重要的地位。 铝合金作为一种多功能材料，在未来的发展中仍然有很大的潜力。 1. 新材料的开发：通过添加新的合金元素和优化合金配方，可以开发出更具优异性能的铝合金材料。例如，钛和锆的添加可以增强铝合金的强度和耐高温性能，镁和锂的添加可以提高铝合金的强度和弹性模量。 2. 技术的进步：随着制造技术的进步，铝合金的加工和成型难度逐渐降低。高效的铝合金制造工艺，如挤压、铸造和锻造等，可以大幅度降低材料浪费和能源消耗，提高生产效率。 3. 循环经济的推动：目前，铝合金废料的回收利用率相对较低。建立完善的回收体系，对废旧铝合金进行有效的回收再利用，可以减少对原材料的依赖，降低环境污染，推动循环经济的发展。
铝的应用及其发展 铝是一种重要的金属材料，广泛应用于各个领域。它具有良好的导电、导热和可加工性能，同时还拥有较低的密度和优良的耐腐蚀性能，使其在工业生产和日常生活中具有广泛的应用前景。本文将介绍铝的应用及其发展。 首先，铝在工业生产中被广泛应用于制造轻便和耐腐蚀的设备和零部件。由于铝的低密度，它可以减轻机械设备的重量，提高载重能力和节能效果。同时，铝具有良好的抗腐蚀性能，能够在恶劣环境下长时间保持其性能。因此，铝制品广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备、建筑材料和包装等领域。 其次，铝在汽车制造领域有着广泛的应用。随着汽车行业的快速发展，轻量化成为了一种趋势。而铝作为一种轻量化材料，能够在不减弱结构强度的情况下减轻车辆自身重量，提高燃油效率。因此，铝合金被广泛应用于汽车车身、发动机和车轮等关键部件的制造中。同时，铝也能有效提高汽车的安全性能和整体维修成本。 除了在工业领域的应用外，铝在日常生活中也有着广泛的应用。例如，铝合金被广泛用于制作家具和日用品。由于铝材质的轻便和耐腐蚀性能，铝制家具不仅具有良好的外观，而且易于搬运和清洁。此外，铝制日用品如厨具、餐具和容器等，也因其绿色环保和耐腐蚀的特性而受到越来越多的青睐。
铝的应用还在不断扩展和发展。随着科学技术的进步，人们对于铝在材料科学、光电子学和空间探索方面的应用也越来越高。例如，铝在材料科学中的研究，使得制备出了更高强度、更耐腐蚀，同时具有更好机械性能的铝合金。在光电子学领域，铝被广泛用于制造高性能的LED灯和太阳能电池。此外，随着太空科技的发展，铝材料也被广泛应用于航天器的制造。铝的轻便和耐腐蚀性能使其成为了航天器材料的首选。 总结起来，铝作为一种重要的金属材料，具有广泛的应用前景。从工业生产到日常生活，铝都扮演着重要的角色。随着科技的进步，铝的应用也在不断扩展和发展。我们有理由相信，在未来的日子里，铝将在更多的领域发挥其独特的优势，为人们的生活和工作带来更多的便利。