项目名称：航空高性能铝合金材料的基础研究首席科学家：张新明中南大学 起止年限：2012.1-2016.8 依托部门：湖南省科技厅教育部
一、关键科学问题及研究内容 3.2 主要研究内容 3.2.1 三类高性能铝合金的成分与组织模式设计 本项目以调整铝合金主成分设计方向为突破口，增加高固溶度元素含量，降低低固溶度元素含量，消除恶化综合性能的残余结晶相，并引入可形成共格多元弥散相的过渡族和稀土特定微量元素，创新设计新一代高性能铝合金成分，确立高强高韧高淬透、超强高韧耐蚀、中强高耐损伤的多相适配微结构模式，形成三类铝合金原型，为此需要开展下列研究工作，重点研究解决科学问题1（新型高淬透性过饱和固溶体与第二相的形成、演变及其强韧化作用）和科学问题2（复杂环境下铝合金耐损伤、抗腐蚀多相微结构的适配模式设计与调控机理）。（1）高强高韧高淬透性铝合金成分与组织模式设计 ●研究Al-Zn-Mg-Cu系高Zn、低Cu、低Mg富铝区的相平衡与温度和成分 的关系。 ●研究Al-Zn-Mg-Cu系合金析出转变动力学—成分关系，确立淬火温区稳 定、时效温区析出成分区域。 ●研究高强铝合金淬透性和析出强韧化与成分的关系，设计高淬透高强高 韧的新型铝合金成分。 ●研究过渡族和稀土元素影响共格相界向非共格相界转变的规律及机理、 新型弥散相影响再结晶的规律及机理。 ●研究淬火界面形核析出规律、多相界面协同调控淬透性与强韧性的作 用，确立高淬透高强高韧的多相适配微结构模式。 （2）超强高韧耐蚀铝合金成分与组织模式设计 ●研究Al-Zn-Mg-Cu合金高Zn、低Cu、低Mg富铝区主成分对析出第二相及 其与基体电位差、极化行为的影响规律，设计新型超强铝合金主成分。 ●研究过渡族与稀土元素复合添加对Al3Zr晶体结构及热稳定性的作用规 律，确立新型多元弥散相，设计超强铝合金的微合金化成分。 ●研究新型多元铝化物共格弥散相抑制铝基体再结晶作用规律，揭示共格弥 散相对强韧性和耐蚀性的影响规律及机理。 ●研究基体晶界和第二相对耐蚀性和强韧性的协同作用及机理，确立超强高
铝合金窗制作工艺技术要求 一、施工准备 铝合金窗施工前的主要工作有：查验复核窗的尺寸、样式和数量——检查铝合金型材的规格及数量——检查铝窗五金附件的规格及数量。(一〕查验复核宙的尺寸及样式 在装饰工程中，一般都采用现场进行铝窗制作及安装。查验铝窗尺寸及样式的工作，即是根据施工现场对照施工图，检查一下有否不相符合之处，有否安装问题，有否及电器、水卫、消防等设备相互妨碍的问题等。如发现问题要及时上报，及有关人员共同商讨解决方法。(二)检查铝合金型材的规格尺寸 目前，生产铝合金型材的厂家较多，虽然都是同一系列的铝合金型材，但其形状尺寸和壁厚尺寸也会出现不同程度上的误差，这些误差会在铝窗的制作和使用过程中产生不便甚至麻烦。所以，在制作铝窗前要检查铝型材的尺寸，主要是铝合金型材相互接合的尺寸。 (三)检查五金件及其他附件的规格 铝窗歹金件分推拉窗和平开窗两大类，每类又有若干系列，所以，在制作以前要检查一下五金件及所制作的铝窗是否配套。同时，还要检查一下各种附件是否配套，如各种封边毛条、橡胶边封条和碰口垫等，能否正好及铝型材衔接安装。如果及铝型材不配套，会出现过紧或过松现象。过紧，在铝宙制作时安装困难；过松，安装后会自行脱出。此外，采用各种自攻螺钉要长短适合，螺钉的长度通长为15mm左右。
三、推拉窗的制作及安装 推拉窗有带上窗及不带上窗之分。在用料规格上有55系列、70系列、190系列三种。55系列的铝型材及后两种系列在形状上有较大差别，而70系列及90系列这两种铝型材形状相同，但尺寸大小有明显差别。在这种系列中，90系列是最常用的一种。图2—11是90系列铝窗带上宙的双扇推拉窗装配图。下面以该装配图为例介绍推拉窗的制作方法。 (一)按图下料 下料是铝窗制作的第一道工序，也是最重要最关键的工序。如果下料不准，会造成尺寸误差、组装困难或无法安装。下料错误或下料误差也会造成铝材的浪费。所以，下料尺寸必然准确，其误差值应控制在2mm范围内。 下料时，用铝合金切割机切割型材，切割机的刀口位置应在划线以外，并留出划线痕迹。 1．上窗下料 窗的上窗通常是用25．4mm×902nm的扁方管做成“口”字形。“口”字形的上、下两条扁方管长度为窗框的宽度，“口”字形两边的竖扁方管长度，为上窗高度减去两个扁方管的厚度。 2．窗框下料 窗框的下料是切割两条边封铝型材和上、下滑道铝型材各一条。两条边封的长度等于全窗高减去上宙部分的高度。上、下滑道的长度等于窗框宽度减去两个边封铝型材的厚度。
1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 —1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，
https://www.doczj.com/doc/b019086702.html, 含锂超高强铝合金沉淀过程研究现状 路丽英[1] 屈向前[2] 张建军[1] 苑彩平[1] [1]内蒙古工业大学材料科学与工程学院，呼和浩特 （010051） [2]北方重工业集团锻造公司，包头 （014033） 摘要： 近年来,含锂超高强铝合金的研究渐多，获得了一定的应用。重点回顾了含锂超高强铝合金沉淀过程的研究现状及锂元素的作用机理。 关键词： 锂元素 超高强铝合金 强化相 0前言 作为传统铝合金的重要分支之一，超高强铝合金的研究及发展一直引起人们的关注和浓厚的兴趣。超高强铝合金比重小、强度高、热加工性能良好，广泛应用于航空及民用工业等领域，特别在飞机制造业中，超高-强铝合金是重要的结构材料之一。近几十年来，通过调整成分、提高冶金质量、采用一系列新的热工艺和热处理制度，其综合性能有了明显的改进，有望与新型Al－Li合金及先进复合材料相媲美。 锂元素作为最轻的金属元素加入铝合金中可以降低合金的密度，提高合金的比强度和弹性模量[1]。Al-Zn-Mg-Cu合金中加入一定量的Li，可以减轻这种高强铝合金的密度。 Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程研究比较少，但由于Al-Zn-Mg-Cu合金在实际应用中的重要性，今年来人们开始关注Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程的研究。 1 国外 Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程的研究现状 Huang[2,3]研究了Li在7075合金中的作用，当Li的含量为0.7％时,由于Li与空位高的结合能，使得Li－V积聚作为形核的位置，形成了空位富集的GP区，因为Li与空位的结合使Zn和Mg的传输受到限制，使得形成的GP区里缺少Zn和Mg，从而导致在7075合金中的富溶质GP区变为空位富集GP区，使得以后沉淀形状。尺寸分布、时效动力学、时效硬化速率发生变化，由原来在7075合金中的形核方式：富溶质GP区→η′相→η（MgZn2）相，转变为： Τ′Τ 空位富集GP区→相→相 Dinsdale[4]也研究了两种含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金，两种合金的基体上都分布着弥散的δ′相和位错形核的S相，在Li（2.6％）、Zn（2.22％）的合金中产生少量均匀分布的S相；而在Li（1.8％）、Zn（3.4％）的合金中产生大量分布的S相，增加的S相使得合金的韧性有所改善，而使强度有所下降，这与基体上δ′相的减少有关。
锌及锌合金电镀综述 （江苏理工学院 12110101） 摘要：本文综述了锌及锌合金电镀的国内外研究现状。首先介绍了锌电镀的应用及其工艺影响因素；再对几种常用的锌合金电镀作了简要介绍，其中重点介绍了应用最广泛的Zn-Al合金，Zn-Ni合金的国内外现状及电镀原理；最后对锌及锌合金电镀的应用提出了展望。 关键词：锌电镀；锌合金；工艺影响因素；国内外现状 Zinc and Zinc alloy plating review Ding Lihong (Jiangsu Institute of Technology 12110101) Abstract: This paper reviews the research status of zinc and zinc alloy electroplating at home and abroad. First introduces the influence factors and application technology of zinc plating of zinc alloy plating; several are briefly introduced in this paper, which focuses on the Zn-Al alloy widely used at home and abroad, the status and principles of electroplating Zn-Ni alloy; finally on zinc and zinc alloy plating should be looking for presents. Keywords: zinc plating; zinc alloy; effect factors; the status quo at home and abroad
（二零一二年十二月） 2019-2025年中国高性能铝合金行业快速做大市场策略研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……
报告目录 第一章企业快速做大市场策略概述 (6) 第一节研究报告简介 (6) 第二节高性能铝合金行业快速做大市场策略研究原则与方法 (6) 一、研究原则 (6) 二、研究方法 (7) 第三节研究企业快速做大市场策略的重要性及意义 (8) 第二章市场调研：2018-2019年中国高性能铝合金行业市场深度调研 (10) 第一节高性能铝合金概述 (10) 第二节我国高性能铝合金行业监管体制与发展特征 (10) 一、行业管理体制及主管部门 (10) 二、行业法律法规及政策 (10) 三、行业技术水平及技术特点 (12) （一）全球铝加工行业技术水平及技术特点 (12) （二）国内铝加工行业技术水平及技术特点 (12) （1）我国铝加工行业技术及装备水平不断提高，但整体技术水平仍然较低 (13) （2）研究和开发方面的投入不足，创新能力受到限制 (13) 四、专用设备用铝合金材料行业技术水平 (13) 五、行业经营模式及特点 (14) 六、行业的周期性、季节性和区域性 (14) （1）行业区域性特征明显 (14) （2）行业的周期性、季节性 (14) 第三节2018-2019年中国高性能铝合金行业发展情况分析 (14) 一、全球铝加工行业概况 (15) 二、我国铝加工行业概况 (15) （1）我国铝加工行业起步晚，技术水平较低 (15) （2）我国铝合金产品消费潜力巨大，市场前景广阔 (16) （3）我国铝加工行业将继续保持增长态势 (16) （4）技术进步和新产品研发推动产业升级 (17) （5）高性能铝合金产品的市场前景将更加广阔 (17) 三、高性能铝合金细分行业概况 (18) （一）核燃料加工专用设备及其用材简介 (18) （二）我国核燃料加工专用设备行业概况 (19) （1）我国核燃料加工专用设备制造技术已处于国际先进水平 (19) （2）政策面的有力扶持成为行业发展的最大推动力 (19) 第四节2018-2019年我国高性能铝合金行业竞争格局分析 (19) 一、行业竞争格局与市场化程度分析 (19) （1）铝加工行业处于充分竞争状态 (19) （2）专用设备用铝合金材料行业处于不完全竞争状态 (20) 二、细分行业内的主要企业及其市场份额 (20) （1）竞争对手目前所占的市场分额 (20) （2）三方各自所占的市场份额变动情况 (20)
项目名称：超高强铝合金材料的增材制造（3D打印）关键技术研究与应用 参与人员：李小平, 雷卫宁,史先传，孙顺平,王洪金,顾斌杰，陈菊芳 项目简介：团队研发的金属3D打印（Metals 3D Printing）的设备，采用熔融的金属（合金）通过高压雾化气体将金属液体成分雾化成细小的液体和固体颗粒的混合物，结合计算机三维设计，控制雾化器的雾化状态和各参数，同时控制接收体的运动轨迹和速度，实现金属的逐层堆积，达到生产不同形状和尺寸的金属零部件的目的。而且生产的金属3D打印设备具有效率高（5-10Kg/每分钟）,打印生产的材料或零件致密度高（≥95%的金属或合金的理论密度），内部组织结构细小（平均晶粒大小为10-20μm），具有优良的综合力学性能等优良特点。该项目运用已有的理论和工艺的研究成果，开展该领域的成形设备的研制，开发出相应的自动化程度高、稳定可靠的工程化装备，满足诸多领域对高强高韧铝合金材料与产品的需求，而且因为性能的大幅提高为轻量化的结构设计提供了材料保障。特别是具有很好的变形加工性能，经过后续的变形可以制备不同形状和尺寸的超高性能的零部件，广泛应用于航空航天、石油和地质勘探、船用轻质材料、汽车工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、医疗产业等领域。 创新成果主要体现在以下两方面： 1）高强铝合金材料的开发与应用 采用自主研制的金属增材制造，针对不同的铝合金材料（如7050、7055、7075等铝合金），制备出具有晶粒细小（平均粒径5-20μm）、组织均匀、能够抑制宏观偏析，具有半固态加工所要求的等轴晶粒的组织特征，在设备和工艺上保证制备的坯体组织和成分的均匀性，为半固态加工准备具有优异组织和性能的原材料，特别是针对7×××系铝合金超高强、高韧材料的工业化生产展开研究，通过对增材制造材料在后续的成型工艺的研究，探索优化的工艺，；采用中频电源进行加热，在加热过程中严格控制加热温度和保温时间，以实现产品性能的最优化。通过热挤压成管或型材过程中的挤压温度、挤压比、挤压速率等工艺参数对薄壁管材的成型性以及对产品组织和性能的影响，探索出了一条优化的工艺，达到批量生产的目的。实现了7系铝合的复杂薄壁零件的批量生产，性能指标达到或超过美国现有7075/7055铝合金材料水平的高性能船用、核反应堆重要耐高压、轻质薄壁管件和板材，可以从根本上解决当前我国对此种先进铝合金的迫切需求，优化新型铝合金的制备技术和工艺、材料热处理和热加工工艺，其性能稳定，产品性能达到或超过国外同类产品的先进水平。 团队以航空航天领域应用较广的Al-Zn-Mg-Cu 7xxx铝合金为实验材料，以高性能7xxx含微量稀土元素铝合金为研究对象，通过添加微量稀土元素，结合增材制造技术获得此类铝合金制件。很好地解决了控制细晶7×××系铝合金在后续进行大变形时再结晶过程中的晶粒异常长大的现象，为设计和制造新型高性能超高强7xxx铝合金结构材料提供新的思路和方法。 2）核心设备的研究与开发 自主研发的增材制造（3D打印）设备，采用熔融的金属（合金）通过高压雾化气体将金属液体成分雾化成细小的液体和固体颗粒的混合物，结合计算机三维设计，控制雾化器的雾化状态和各参数，同时控制接收体的运动轨迹和速度，实现金属的逐层堆积，达到生产不同形状和尺寸的金属零部件的目的。成功地研制出拥有自主知识产权的全自动控制的设备，达到了工程化和产业化的目的。而且生产的金属3D打印设备具有效率高（5-10Kg/每分钟）,打印生产的材料或零件致密度高（≥95%的金属或合金的理论密度），内部组织结构细小（平均晶粒大小为10-20μm），具有优良的综合力学性能等优良特点。 围绕本项目的发明专利详见下表：
铝合金表面处理研究 学号：20091829 姓名：刘哲 专业班级：材科09-4班 2012年07月04日
铝合金表面处理研究 摘要：主要介绍了铝合金表面处理的一种方法-电镀，并对一些预处理进行分析与研究，知道了电镀过程中的一些参数的最佳数值。 关键字：表面处理、电镀、预处理 前言 金属表面复合涂层技术是指利用表面涂层工艺方法，如电镀、化学镀、真空熔覆、热喷涂、气相沉积、阳极氧化、热化学反应法、溶胶-凝胶法、离子注入以及涂装等技术，在金属表面形成一层或数层具有复合材料结构和性质，并与金属表面结合良好的薄膜[1]。近年来，进行涂覆的基体金属及合金主要有：碳钢、合金钢、铸铁、铝合金、铜合金、镁合金及钛合金等。金属表面复合涂层可广泛应用于石油、化工、能源、机械、冶金、电子信息、航空航天及军事装备等领域，正向着多功能性和应用性的方向发展。因此，金属表面复合层作为新材料研究的一个重要方向，具有广阔的应用前景。 铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。铝的产量在金属中仅次于钢铁的。至19 世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属。铝合金的加工性能好，表面经抛光后具有良好的光反应能力。因此，在飞机、汽车、电器、仪表、日用品等领域，铝合金获得广泛的应用［2］。然而铝合金也存在缺点，主要是耐腐蚀性差，并且还有产生晶间腐蚀的倾向，这是一种最危险的腐蚀破坏。通过表面处理的途径，即氧化或电镀可以提高铝合金的耐蚀性，从而提高其使用性能[3 ],对铝和铝合金表面制备复合涂层意义深远[4]。国外在铝合金表面复合涂层研究方面投入了大量人力、物力，近年来相继出现了多种复合涂层。如美国为航空、航天应用的铝合金件开发了“TUFRAM”涂层，它是由一般阳极氧化膜层再渗入有机聚合物而成，表面性能优异，在民用产品方面也得到了推广[5]。我国在铝合金表面复合涂层研究方面也非常活跃。Li 等[6]应用化学复合镀在铝合金表面制备出了含70vol%SiC 颗粒的Ni-P-SiC 复合涂层。蒋驰等[7]在铝材基体上，综合应用等离子喷涂和电弧喷涂等热喷涂方法，喷涂钽、镝、铅等材料，制备具有辐射屏蔽效应的多层复合涂层，涂层与基体之间结合紧密，组织均匀致密，孔隙率低，满足了辐射屏蔽要求。黄开金等[8]采用激光熔覆在AA7075 铝合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al-TiC 复合粉末，制备出Zr 基复合涂层，熔覆层表现出优异的耐磨性，尤其是随着熔覆层中TiC 含量的增加，耐磨性得到显著的提高。 一.铝合金电镀预处理 复合电镀是在电解质溶液中加入一种或数种不溶性固体颗粒，在金属离子被还原、形成镀层的同时，不溶性固体颗粒均匀弥散地分布于金属镀层中，形成复合镀层。采用电镀法可以制备多种复合镀层，主要有耐磨、自润滑、弥散强化、耐蚀性等复合镀层以及提高有机涂层结合强度的中间复合镀层。复合电镀具有以下特点：工艺简单、镀层多样化和分散相颗粒品种多[1]。 1.1挂具 对于铝合金电镀来讲，挂具是先决条件，特别是大件，必须要保证足够大的接触
低温铝合金国内外研究及应用情况 低温设备在航空、航天、超导技术以及民用工业中得到日益广泛的应用, 主要用于航天飞机、火箭动力装置的液氢(20K)、液氧(90K)储箱，以及低温超导磁体的结构支撑件等。确保这些设备的安全运行至关重要。其中低温金属材料的选取和设计是重要的 环节之一。低温金属材料机械性能与常温状态下相比有较大的差别,某些金属材料延性和韧度会急剧降低, 即发生低温冷脆转变。脆性断裂经常是突然发生,迅速扩展,会造成灾难性重大事故。缺乏专门的低温金属材料知识和性能数据,将会造成选材和设计不当,在低温装备运行中将引发失效事故。 铝合金材料具有密度低、无磁性、低温下合金相稳定、在磁场中比电阻小、气密封性好、感应放射能衰减快等特性, 因此越来越广泛的应用于低温领域。近几十年来,国内外已经积累了大量的铝合金低温机械性能方面的研究。 一、低温铝合金的定义及分类 适合于低温环境使用的大多数固溶强化铝合金及一些沉淀硬化铝合金。 可分为两类：(1)固溶强化合金，5000系，3000系； (2)沉淀硬化合金，2000系，6000系，7000系。 常用的低温铝合金是： Al-4.5Mg(5083)，在退火态使用的易焊接铝合金； 3003铝合金；Al-1.0Mg-0.6Si(6061)多用途铝合金； Al-6.0Cu(2219)，在沉淀硬化态使用的铝合金。 Al-Li轻合金(如2090，8090等)是性能优异的低温材料，随着温度降低，其强度、塑性、韧性大幅度提高，如2090合金的低温性能(约4K)比2219合金要好得多。 在锻造合金最常用的低温服务考虑的合金1100，2014，2024，2219，3003，5083，5456，6061，7005，7039和7075。合金5083这是对低温应用最广泛使用的铝合金，展品冷却到室温的氮沸点（- 195oC）： 目前低温铝合金研究主要集中在：Al-4.5Mg(5083)、Al-Zn-Mg-Cu系、Al-Cu (2219)、Al-Li轻合金 问题：在航空领域应用较多，但低温铝合金板材产业化较少，低温铝合金板材制备LNG储罐国内未见详细报道（只有部分焊接问题探讨过） 二、铝合金低温性能 1、几种典型的铝合金在低温下拉伸性能如表所示。 从表1中可以看出，所有的铝合金的拉伸强度和屈服强度都随温度的降低而上升，并且拉伸强度增加比较明显，在20K以下增加停止,并且某些合金略有下降。大部分合金
一,AA 7055铝合金材料性能摘要 7055铝合金是目前最先进的商用高强高韧铝合金，具备极高的强度、较好的韧性以及良好的抗应力腐蚀性，具有广泛的应用前景。材料在复杂的服役环境中可能受到各种不同载荷的作用，对材料在不同加载条件下力学行为的研究是完善材料开发、应用以及进行新材料及结构设计的基础。目前，国内对7055铝合金的研究尚处于起步阶段，对于这类新型高性能铝合金在不同加载条件下的力学行为研究仍然十分匮乏，同时，目前也没有一个被广泛接受的本构模型能对该类材料在大的温度和应变率范围内力学行为进行准确描述。另外，作为目前研究材料动态力学行为最为常用的实验设备——分离式霍普金森压杆（SHPB）和分离式霍普金森拉杆（SHTB），在实验方法和实验技术上尚未形成完善、统一的标准，有待进一步的研究和发展，譬如SHPB实验中实现预定应变率的实验参数选取问题，以及SHTB实验中的试样连接方式等。 基于以上背景，本文首先针对SHPB和SHTB实验方法开展了研究和改进工作；然后，较为系统地研究了美国铝业公司生产的AA 7055-T77铝合金在不同温度和应变率下的力学性能及行为，结合微观组织分析对其部分机理进行了初步研究，根据实验结果对Johnson-Cook本构模型进行了修正，并对本构模型的适用性进行了检验和讨论；最后，为评估AA 7055铝合金的高速撞击特性，对AA 7055铝合金和参考材料在高速撞击下的厚板成坑行为进行了研究和对比分析。本文主要的研究内容如下： 第一，基于一维应力波理论推导出一个应变率预估公式，以预估公式为核心，提出了一种可方便实现预定应变率的SHPB实验方案设计方法，并通过数值仿真与实验对该方法进行了演示和验证。 第二，设计了一种用于SHTB装置的楔形卡口式试样连接方式，并通过数值仿真及实验测试证明了这种卡口式连接方式是有效可行的。 第三，利用Gleeble热模拟试验机对AA 7055铝合金在不同温度下的低应变率单轴压缩性能进行了测试，温度范围为300~750K，加载应变率分别为0.0005s-1、0.01s-1和1s-1；利用SHPB 及改进试样连接方式的SHTB装置对其在常温下的动态压缩性能和动态拉伸性能进行了研究，应变率测试范围为：动态压缩时900~5000s-1，动态拉伸时500~1600s-1；获得了AA 7055铝合金在以上加载条件下的应力应变关系和力学行为。 第四，基于AA 7055铝合金的实验结果，提出了一个包含临界转变温度 哈尔滨工业大学工学博士学位论文 的温度效应附加函数、一个耦合温度的应变率效应函数和一个包含有效应变的分段应变硬化函数，综合以上结果，提出了一个具有上述特征的修正Johnson-Cook模型。利用该修正模型对7050-T7451铝合金在较大的温度和应变率范围内的流动应力进行了预测，得到的结果与实验结果符合的较好；同时，该修正模型高温下简化形式对AA 7055铝合金在本文研究范围内的流动应力预测结果与实验结果符合得较好，得到的结果均优于Johnson-Cook模型。说明本文提出的修正Johnson-Cook模型对于铝合金材料具有较好的适用性。 第五，对45%体积分数SiCp/2024Al复合材料、2024铝合金及2A12铝合金也进行了部分测试，获得了这3种参考材料的部分力学性能和材料参数。参考材料的实验结果以及文献中的实验数据表明，本文提出的温度效应附加函数同样适用于参考材料以及部分其它材料。 第六，在单次动态压缩的基础上，利用SHPB对AA 7055铝合金和2024铝合金进行不同次数的循环动态压缩测试，通过对宏观应力应变关系和微观组织变化综合分析，研究了AA 7055铝合金动态压缩时剪切局部化的发展过程。发现了铝合金动态压缩时试样内部剪切局部化的形成机理和发展规律。 最后，利用二级轻气炮系统研究了AA 7055铝合金、45%体积分数SiCp/2024Al复合材料和
?综述 Survey? 锌铝合金的研究现状及应用概况 刘永红1,张忠明2,刘宏昭2,吴子英2 (11重庆农药厂农研所,重庆400033; 21西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048)摘要:回顾了锌铝合金的发展历史,介绍了合金的主要组元及其作用;综述了锌铝合金的研究现状及应用概况;指出进一步开发和应用这种合金,对我国的工业发展具有重要的意义。 关键词:锌铝合金;研究现状;应用概况 中图分类号:TG292 文献标识码:A 文章编号:100028365(2001)0120042203 Investigation Actuality and G eneral Application in Situation of in Zinc2aluminium Alloys L IU Y ong2hong1,ZHAN G Zhong2ming2,L IU Hong2zhao2,WU Z i2ying2 (11Pesticide Research Department,Chongqing Pesticide Factory,Chongqing400033,China; 21School of Mechanical&Instrumental En2 ginerring,Xi’an University of Technology,Xi’an710048,China) Abstract:The development history of Z inc2aluminium is reviewed in this paper.The role of main alloy ingredient of the alloys are introduced.Its current status of research and general situation of application are summarized subsequently.It plays an im2 portant role on development of industry with applicating and studying this alloy further at home. K ey w ords:Znic2aluminium;Current status of research;G eneral situation of application 锌铝合金具有良好的力学性能、耐磨减摩性能以及其他一些独特的性能(如碰撞时不产生火花,无磁性等),用其代替部分铜合金甚至铝合金具有明显地经济性,同时,该合金熔点低、耗能少、成本低廉、成型方便,适合于多种铸造方法,因此具有很强的市场竞争力,对其研究和应用也在不断地深入和发展,并成为金属材料科学研究的热点之一。 1 锌铝合金的发展简况 锌远在公元前500年就为人们所知,人们在Cameros遗址中发现了古人用锌制做的手镯[1]。大约16世纪,金属锌传入欧洲。锌合金出现于本世纪初期,并作为锡和铅的代用品用于制造印刷铅字,为这种用途而开发的最早的1种锌基合金含6%Sn,5%Cu 和0.5%Al。但早期的锌合金易于晶间腐蚀和过早失效,在潮湿环境下易开裂。使得人们难以想象锌及其合金也能成为性能优良的工程材料。随着锌冶炼技术的进步,人们可以得到纯度很高的锌,改善锌合金的晶间腐蚀性成为现实。上世纪30年代左右,美国新泽西锌合金公司研制出了Zamak3和Zamak5锌铝压铸合金。在战前和二次世界大战期间,德国由于铜资源紧缺,而用重力铸造锌铝合金代替铜制造轴承材料。锌铝合金熔点低、机械性能好,因而在压铸工业中得到了广泛地应用。上世纪60年代前后,由于塑料工业的兴起,使 收稿日期:2000206213; 修订日期:2000206223 基金项目:中国博士后科学基金资助;凝固技术重点实验室开放课题资助项目(59671026)。 作者简介:刘永红(19682 ),女,湖南新化人,工程师,学士1锌合金面临竞争与挑战。1959年国际铅锌研究组织发起了1个旨在开发新型的、先进的压铸锌铝合金的研究计划,这个计划促使了薄壁锌铝合金压铸技术和IL ZRO216、IL ZRO212铸造锌铝合金[1、2]的出现。IL ZRO212(后经改进发展成ZA12合金)铸造锌合金的蠕变性能与Zamak3和Zamak5相当,但其铸造性能和力学性能更好。上世纪70年代后期又开发了性能更优的ZA8和综合力学性能最佳的ZA27合金。此后,在世界范围内,人们开始研究、开发锌铝合金,一些国家还将锌铝合金列入国家标准[3]。 2 锌铝合金的主要组元及其作用 锌铝合金中的主要组元除了锌、铝以外,还有铜、镁元素,了解这些组元的相互作用对于锌铝合金的研究、开发和推广应用具有重要意义。 锌是六方晶格,无同素异构转变。纯锌的力学性能较低(σ b =150MPa),难以满足工程构件对性能的要求,因此应用中常加入强化元素。锌基合金中常用的强化元素有铝、铜和镁。其中铝是锌铝合金中首要的强化元素,铝可以提高锌合金的流动性,细化晶粒,改善铸件的机械性能。锌铝合金中,随铝含量增加,强度提高,韧性下降。铝与锌之间高温时无限互溶,低温下相互形成置换式固溶体,不形成金属间化合物。铝在锌中固溶度很小,而锌在铝中有很大的固溶度,且随温度变化显著,如共析温度下富铝相的固溶锌量高达30%,室温下其溶解度变为2%,这使得这种合金有很强的固溶强化效果。 — 2 4 —
超高强铝合金的研究现状及发展趋势 曾 渝,尹志民,潘青林,郑子樵,刘志义(中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙 410083) 摘要:超高强铝合金具有很高的强度,同时又具有较强的韧性,是航空航天领域极具应用前景的轻质高强结构材料.作者在查阅大量文献的基础上,结合课题组试制工作,介绍了国内外超高强铝合金的发展应用概况,对Zn ,Mg , Cu ,Z r 等元素在合金中的添加量、存在形式和作用机制进行了综述.通过对比分析,探讨了合金最佳性能所对应的 显微组织结构模式.此外,还介绍了合金的3种主要时效处理工艺和抗应力腐蚀模型,并针对超高强铝合金目前存在的问题,提出了今后研究开发的方向. 关键词:铝合金;合金化;微观组织;热处理;应力腐蚀中图分类号:TG 146.2 文献标识码:A 文章编号:100529792(2002)0620592205 高强铝合金具有密度低、强度高、热加工性能好等优点,是航空航天领域的主要结构材料.现代航空航天工业的发展,对高强铝合金的强度和综合性能提出了更高的要求[1].近年来,材料工作者通过优化合金的成分设计,采用新型的制坯方法[2,3]、成形加工及热处理工艺[426],研制开发出多种使用性能更好的超高强铝合金,这些材料既具有600MPa 以上的抗拉强度,又能保持较高的韧性和耐腐蚀性,且成本较低,在很多领域取代了昂贵的钛合金,成为目前军用和民用飞机等交通运输工具中不可缺少的重要轻质结构材料,超高强铝合金正成为世界各国结构材料开发的热点之一. 1 研究概况 早在20世纪30年代,人们就开始研究Al 2Zn 2Mg 2Cu 系合金,但由于该系合金存在严重的腐蚀现象而未得到实际应用.20世纪中期,通过在合金中添加Mn ,Cr ,T i 等微量元素提高抗应力腐蚀性能,美国、前苏联相继开发出7075合金和B95高强铝合金,用于制造飞机部件,并着手研究超高强铝合金. 1956年,前苏联学者在深入研究Al 2Zn 2Mg 2Cu 系合金的基础上,研制出世界上第1种超高强度铝 合金———B96ц (部分超高强铝合金的成分与性能见表1和表2),继而通过提高合金纯度,降低合金元素含量开发出B96ц的改型合金B96ц21和B96ц23.近年来,又改变时效制度,采用过时效态代替峰值时效态,提高了合金的耐腐蚀性和断裂韧性,且静强度降低幅度小[7],因而应用领域广泛. 1972年,美国铝业公司通过降低7075合金中的Fe 和Si 等杂质含量,调整合金元素,并在合金中添加锆代替铬,开发出了7050合金;1978年,对7050合金的成分进行微调,成功研制了7150合金,并将其加工成T 651及T 6151态厚板和挤压件,用于制造波音767、空中客车A310等飞机的上翼结构.为了进一步提高机体材料的性能,自20世纪70年代后期以来,一些发达国家进行了两方面的研究工作: a 1投入大量人力物力研究新的热处理状态.20 世纪80年代末,美国Alcoa 公司开发出T 77处理工 艺,并应用于I M/7150合金,使之具有T 6态强度和T 73态抗腐蚀性能.71502T 77合金板材和挤压材目前已大量用于制造飞机框架、舱壁等结构件.随后,通过提高合金中的锌含量,进一步开发出超高强度的I M/70552T 77合金,用于制造波音777的上翼蒙皮和龙骨梁[1].目前,一些国家仍在进行I M/70502T 74厚板、I M/70552T 77板材的应用研究. b 1开发快速凝固/粉末冶金(RS/P M )制备工艺,发展RS/P M 铝合金.20世纪80年代,美国Alcoa 公司采用传统RS/PM 制备方法,研制出PM/7090, 收稿日期:2002-04-26 基金项目:国家“863”高新技术研究项目(2001AA332030) 作者简介:曾 渝(1971-),男,湖南新化人,中南大学博士研究生,从事高性能铝合金的研究. 第33卷第6期2002年12月 中南工业大学学报J.CE NT.S OUTH UNI V.TECH NO L. V ol.33 N o.6 Dec. 2002
高强铝合金具有很高的室温强度及良好的高温和超低温性能，广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料，如：运载火箭的液体燃料箱、超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。目前常用于铝合金连接的主要焊接方法有：交流钨极氩弧焊（TIG）和直流反极性熔化极气体保护焊（MIG）。TIG焊由于采用交流电，钨极烧损严重，限制了所使用的焊接电流，而且此法熔深能力弱，因此只适用于薄件铝合金的焊接。MIG焊包括连续电流焊接和脉冲电流焊接。MIG焊时，焊丝做为阳极，可采用比TIG焊更大的焊接电流，电弧功率大，焊接效率高，故特别适合于中厚板铝合金的焊接。实验研究发现，在铝合金MIG焊时，脉冲电流焊接优于连续电流焊接，它提高了铝合金焊缝金属的强度、塑性和疲劳寿命。为进一步提高电弧的稳定性、改善焊缝成形和增加熔深以及厚板铝合金的高效焊接，近几年国外发展了单丝复合脉冲MIG焊和双丝Tandem MIG焊方法，本文针对30mm 厚的7A52中厚板高强铝合金，进行了单丝单脉冲、复合脉冲和双丝Tandem MIG焊工艺的研究，并应用于生产中。 1 Tandem双丝焊和单丝复合脉冲MIG焊原理 Tandem双丝焊是将两根焊丝按一定角度放在一个特别设计的焊枪里，两根焊丝分别由各自独立的电源供电。除送丝速度可以不同外，其它参数，如：焊丝的材质、直径、是否加脉冲等都可彼此独立设定，从而保证了电弧工作在最佳状态。与其它双丝焊技术相比，由于两根焊丝的电弧是在同一熔池中燃烧，提高了总的焊接电流，因此提高了熔敷效率和焊接速度。同时由于两根焊丝交替送进同一熔池，对熔池具有搅拌作用，而降低了气孔敏感性，改善了焊缝质量。
（1）高性能铝合金材料及应用技术 研究开发出高强度铝合金材料及液态成形技术，成果已应用于生产并实现产业化。主要进行以下方面的研究和服务：高强度Al-Cu合金、Al-Si合金；金属型模具设计；铸型充填及凝固过程控制；铝合金铸件缺陷攻关；铝合金零件的树脂砂铸造工艺，易溃散覆膜砂的开发应用等。 （2）半固态成形技术研究 半固态成形技术被认为是21世纪最具发展潜力的精确成形技术之一。本方向主要研究开发新型半固态流变成形技术，半固态流变充填机理，半固态成形工艺过程控制，以及新型半固态合金材料等。下图（图6）为所制备的AZ91D镁合金半固态组织。 图6 AZ91D镁合金半固态组织 （3）金属基复合材料的制备与成形技术 通过改变增强物与基体金属的润湿性，研究各种不同金属基体的无压渗透制备技术及自生复合材料技术。研究挤压或低压条件下陶瓷材料增强金属基体的复合材料零件的成形技术。研究纳米陶瓷颗粒增强金属基体的制备技术，获得超高强度的轻合金基复合材料。 下面几图表示已取得的部分研究成果。 图1、图2表示Al2O3颗粒增强Al-Si合金时，颗粒/固体/液体的接触角大于90o，Al2O3颗粒被生长的固相所排斥。相反，图3、图4表示通过添加合金元素后，颗粒/固体/液体的接触角变为小于90o，颗粒被生长的固相所捕捉，实现了在固相的均匀分布。
图1图2 图3 图4 图5所示为制备的SiC/Al-Si复合材料的显微组织。 图5 SiC/Al-Si复合材料的显微组织 （4）高性能铝合金、镁合金材料研究 作为轻量的结构材料，铝合金、镁合金材料的应用正以很快的速度增长。研究开发具有高强度、高耐磨、耐热性能的铝合金及镁合金材料，以及铝合金、镁合金零件的成形制备工艺技术。
科研技能训练文献综述铝合金结构材料的研究进展与应用
1 摘要 铝合金材料已经成为一种应用很广泛的金属结构材料，本文主要综述了铝合金材料的特点，铝合金材料抗腐蚀性能的研究，铝合金材料在高温下的性能，铝合金材料在建筑上的应用和为现代汽车制造业带来的益处。 关键词：铝合金材料；特点；应用 Research and Application of aluminum structural materials Abstract Aluminum alloy material has become a very broad application of metal structural materials, this paper reviewed the characteristics of aluminum alloy, aluminum alloy materials research can corrosion resistance, aluminum material properties at high temperatures, aluminum alloy material in the construction of applications and benefits for modern automotive industry brings. Keywords: Aluminum Material; Features; Applications
1 绪论 金属新材料按功能和应用领域可划分为高性能金属结构材料和金属功能材料。金属功能材料指具有辅助实现光、电、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金属能源材料、催化净化材料、信息材料、超导材料、功能陶瓷材料等。高性能金属结构材料指与传统结构材料相比具备更高的耐高温性、抗腐蚀性、高延展性等特性的新型金属材料，主要包括钛、镁、锆、镍及其合金材料等，以及高端特殊钢、铝新型材等。金属类工程结构材料包括钢铁材料、稀有金属新材料、高温合金、高性能合金等。稀有金属新材料指高强、高韧、高损伤容限钛合金，以及热强钛合金、锆合金、难熔金属合金、钽钨合金、高精度铍材等。高温结构材料主要种类包括：高温合金、粉末合金、高温结构金属间化合物，以及高熔点金属间化合物等。 铝合金材料作为一种新兴的结构材料，在现代建筑结构设计中，得到越来越广泛的青睐。本文对铝合金材料的特点做了叙述，随着社会的发展、技术的进步，铝合金材料应用于建筑结构方面的总体优势日益突出。目前在国内大量使用的铝合金结构中，主要有铝合金穹顶结构、铝网架、铝网壳等。 2 铝及铝合金材料分析 铝及铝合金材料因不同的化学成分体现出不同的物理性能，主要包括机械性能和电气性能。在这里机械性能主要分析抗拉强度和伸长率，抗拉强度越大，则承载的机械负荷越大；伸长率越大，则更适于弯曲加工。电气性能主要分析导电性能，而电导率越高，导电性能越好。铝及铝合金材料的化学成分比较繁杂，但因密度在2.7 g/cm3 左右，在大气中，它们的防腐性能都比较好，可以不考虑其化学成分对密度和防腐性能的影响。高压隔离开关常用的铝及铝合金材料主要有板、棒、管及铸件。下面介绍这几种常用的铝及铝合金材质材料，主要考核其机械性能和导电性能。铝及铝合金材料按其成分和性能特征分为工业纯铝、防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝以及铸造铝。主要用于隔离开关上的有工业纯铝、防锈铝、硬铝、锻铝以及铸造铝[1]。