粉末冶金法制备高强铝合金的组织与性能

引用格式：邢清源，臧金鑫，陈军洲，等. 超高强铝合金研究进展与发展趋势[J]. 航空材料学报，2024，44(2)：60-71.XING Qingyuan，ZANG Jinxin，CHEN Junzhou，et al. Research progress and development tendency of ultra-high strength aluminum alloys[J]. Journal of Aeronautical Materials，2024，44(2)：60-71.超高强铝合金研究进展与发展趋势邢清源1,2*, 臧金鑫1,2, 陈军洲1,2, 杨守杰1,2, 戴圣龙1,2*（1．中国航发北京航空材料研究院 铝合金研究所，北京 100095；2．北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心，北京100095）摘要：超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、核工业等领域。

合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级，逐步发展到650～700 MPa级、750 MPa级，甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。

本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述；随后，从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论；最后，结合未来装备的发展需求和国内的技术现状，指出“深入研究基础理论，解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。

关键词：超高强铝合金；Al-Zn-Mg-Cu系合金；熔铸法；高合金化doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000171中图分类号：TG146.21 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2024)02-0060-12Research progress and development tendency of ultra-highstrength aluminum alloysXING Qingyuan1,2*, ZANG Jinxin1,2, CHEN Junzhou1,2, YANG Shoujie1,2, DAI Shenglong1,2*（1. Aluminum Alloy Institute，AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials，Beijing 100095，China；2. Beijing Engineering Research Center of Advanced Aluminum Alloys and Applications，Beijing 100095，China）Abstract: Ultra-high strength aluminum alloy has achieved extensive application in the nuclear，aerospace，and aviation industries because of its high specific strength and low density. The fifth generation of ultra-high strength aluminum alloy has been produced，and in comparison to the fourth generation’s 600 MPa level，its ultimate strength has been consistently redefined and increased from 650-700 MPa to 750 MPa or even 800 MPa. This paper reviews the history of the research on aluminum alloys with ultra-high strengths and introduces the current state of development both domestically and internationally. The key issues and recent research development are further explored，including computer simulation，thermal deformation，heat treatment，homogenization，melting，and casting，as well as composition design. Finally，combined with the development needs of future equipment and domestic technology status，it is pointed out that in-depth study of basic theory to solve the problem of comprehensive performance matching，the promotion and application of special materials in specific application scenarios are the development trend and important direction of ultra-high strength aluminum alloy.Key words: ultra-high aluminum alloy；Al-Zn-Mg-Cu alloy；ingot metallurgy；high alloying超高强铝合金属于7×××系（Al-Zn-Mg-Cu系）合金，是该系列合金中的一个重要分支，具有低密度、高比强度等特点，被广泛用于航空、航天、核工业、兵器等领域，按照航空铝合金代次的划分，超高强铝合金已发展至第五代合金。

粉末冶金法制备铝基复合材料的研究粉末冶金法是一种制备金属基复合材料的有效方法，具有制备的复合材料成分均匀、性能优异、成本低廉等优点。

铝基复合材料作为一种高性能的金属基复合材料，在航空、汽车、机械等领域得到了广泛应用。

本文将围绕粉末冶金法制备铝基复合材料展开，探讨其制备工艺、性能评价、应用领域及未来发展趋势。

粉末冶金法制备铝基复合材料的工艺流程主要包括以下几个步骤：原材料准备：选用纯度较高的铝粉、增强相（如SiC、Al2O3等）及适量的粘结剂。

混合与压制：将原材料按照一定的比例混合，加入适量的润滑剂，然后压制成型。

烧结：将压制成型后的生坯在高温下进行烧结，使得铝粉与增强相充分融合。

热处理：对烧结后的材料进行热处理，以进一步优化材料的性能。

通过以上步骤，制备出具有特定形状和性能的铝基复合材料。

与传统的铸造方法相比，粉末冶金法具有更高的成分均匀性、更细的晶粒结构和更好的力学性能。

铝基复合材料因其具有优异的力学性能、耐腐蚀性和抗高温性能，在航空、汽车、机械等领域得到了广泛应用。

在航空领域，铝基复合材料主要用于制造飞机发动机零部件、机身结构件等。

其轻质高强的特点使得飞机能够减轻重量，提高飞行效率。

在汽车领域，铝基复合材料主要用于制造汽车零部件，如发动机缸体、活塞、齿轮等。

其高强度和抗疲劳性能能够提高汽车的安全性和使用寿命。

在机械领域，铝基复合材料可用于制造各种高强度、轻质的机械零件，如传动轴、支架、齿轮等。

其优良的耐腐蚀性和高温稳定性使得铝基复合材料成为理想的机械零件材料。

铝基复合材料的性能取决于其组成和制备工艺。

在力学方面，粉末冶金法制备的铝基复合材料具有高强度、高硬度、低塑性等特点，其力学性能优于传统铸造铝材。

耐腐蚀性方面，由于增强相的加入，铝基复合材料的耐腐蚀性能得到显著提高。

抗高温性能方面，通过选用合适的增强相和热处理工艺，可以使得铝基复合材料在高温下保持优良的性能。

随着科技的不断发展，粉末冶金法制备铝基复合材料在未来将面临新的挑战和机遇。

铝合金粉末冶金的研究及应用随着科技的进步和工业现代化的推进，人们的日常生活中越来越多的物品采用了铝合金材料。

铝合金的优点是轻质、耐腐蚀、抗氧化、导热性好等等。

其中，铝合金粉末冶金技术是制造铝合金物品的重要方法之一。

一、铝合金粉末冶金的概述铝合金粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）是一种利用粉状金属制造零部件的工艺技术。

该方法生产的零件密度高、材料均匀，能在铝合金材料的研究和开发中起到重要作用。

铝合金粉末冶金生产过程主要包括烘干、筛选、混合、压制、烧结等多个工序。

其中，为了保证材料的均匀性，混合环节的控制很关键。

同时，烧结工序也是制造高品质铝合金材料的重要工序。

二、铝合金粉末冶金的应用铝合金粉末冶金技术在许多领域中都有广泛的应用。

以下列举一些主要应用：1.汽车制造：铝合金粉末冶金技术生产的零部件密度高、强度大，适合应用于汽车轻质化的要求。

2.航空制造：航空器结构的高温、高强度、高刚性及耐腐蚀等多重特殊要求，铝合金粉末冶金技术生产的材料可以满足这些要求。

3.医疗器械和电子领域：铝合金粉末冶金材料具有良好的生物相容性和振动防护性能，可用于制造人类接触材料，如人工关节、牙科植入物等。

除此之外，铝合金粉末冶金技术在计算机行业、建筑业、船舶制造等领域也有广泛的应用。

三、铝合金粉末冶金技术的发展和前景铝合金粉末冶金技术，在其其他领域的应用得到迅速发展和广泛应用的基础上，其研究和应用也逐步升级。

特别是随着高技术和智能化的应用，国内外铝合金粉末冶金技术也进一步提高和发展，成为新材料和科技的重要领域。

在当前的国际环境下，在“新能源、新技术、新材料”的背景下，铝合金粉末冶金技术发展具有广泛而重要的应用前景。

同时，铝合金粉末冶金技术也将成为我国未来工业发展的重要方向。

总之，铝合金粉末冶金技术的研究和应用在现代工业制造中具有重要意义。

随着科技的不断进步，其应用领域也在不断扩展，为我们的生活和经济发展带来更丰富的选择。

粉末冶金法制备铝基复合材料的研究一、本文概述本文旨在探讨粉末冶金法制备铝基复合材料的工艺过程、性能特点及其应用前景。

铝基复合材料作为一种新型的高性能材料，以其轻质、高强、耐磨、抗腐蚀等特性在航空航天、汽车制造、电子信息等领域具有广泛的应用价值。

粉末冶金法作为一种制备铝基复合材料的常用方法，具有工艺简单、成本低廉、材料利用率高等优点，因此受到了广泛的关注和研究。

本文首先介绍了铝基复合材料的基本概念和分类，概述了粉末冶金法制备铝基复合材料的原理和方法。

接着，详细分析了粉末冶金法制备过程中影响铝基复合材料性能的关键因素，包括粉末的选择、复合剂的添加、成型工艺、烧结工艺等。

在此基础上，本文进一步探讨了粉末冶金法制备铝基复合材料的性能特点，如力学性能、热学性能、电磁性能等，并分析了其在实际应用中的潜力和挑战。

本文总结了粉末冶金法制备铝基复合材料的研究现状和发展趋势，提出了未来研究的重点和方向。

通过本文的研究，旨在为铝基复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动铝基复合材料在更多领域的应用和发展。

二、铝基复合材料的理论基础铝基复合材料作为一种先进的轻质高强材料，其理论基础主要建立在金属学、材料科学、复合材料力学以及粉末冶金学等多个学科的基础上。

铝基复合材料以其低密度、高比强度、良好的导热和导电性、出色的抗腐蚀性以及优异的可加工性而广受关注。

铝基复合材料的性能提升主要得益于增强相的选择与加入。

增强相可以是颗粒状、纤维状或晶须状，其种类和性能直接影响复合材料的力学、热学、电磁等性能。

常见的增强相包括SiC、Al₂O₃、TiC等陶瓷颗粒，以及碳纤维、玻璃纤维等。

这些增强相在铝基体中通过阻碍位错运动、提高基体强度等方式，显著提升了复合材料的综合性能。

铝基复合材料的制备工艺对其性能有着至关重要的影响。

粉末冶金法作为一种重要的制备工艺，通过控制粉末的粒度、形貌、分布以及烧结过程中的温度、压力等参数，可以实现对复合材料微观结构和性能的精确调控。

粉末冶金技术制备的系列高性能铝合金
曲华;汤华国;袁迅道;马贤锋
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2016(0)S1
【摘要】铝合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和机械加工性能,能够实现零部件的轻量化,是理想的结构材料。

本文介绍了粉末冶金技术制备的高强、高耐蚀与耐高温系列铝合金,其材料组分与生产工艺均有别于传统变形铝合金,综合性能显著优于进口铝合金产品。

【总页数】4页(P223-226)
【关键词】铝合金;粉末冶金;高强;高耐蚀;耐高温服役
【作者】曲华;汤华国;袁迅道;马贤锋
【作者单位】青岛中科应化技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TF125.22
【相关文献】
1.新型高性能粉末冶金高速钢及其近净成形制备技术 [J], 张惠斌;沈玮俊;庄启明;张乾坤;陈豫章;贺跃辉
2.快速凝固/粉末冶金技术制备高性能高温铝合金及其复合材料的进展 [J], 李沛勇
3.粉末冶金制备钛铝合金技术现状及展望 [J], 李勇;王秋林;朱金波;高新军
4.粉末冶金技术制备高性能压缩机用涡旋盘 [J], 王艳艳;吴茂永;曲华;袁讯道
5.高性能铝合金晶粒细化剂Al-Ti-B研究及制备技术综述 [J], 卢海峰
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专利名称：粉末冶金法制备高强度铝合金专利类型：发明专利
发明人：李建忱,赵明,赵占奎,隋忠祥,蒋青申请号：CN02109897.2
申请日：20020531
公开号：CN1405344A
公开日：
20030326
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种用粉末冶金方法制造高强度铝合金制品工艺。

该工艺用预制的原子百分比含量为AlLaNi或AlMnCe的合金粉末在模具中热压成型而获得抗压强度大于820MPa的高强度铝合金制品，其合金粉末粒度≤40μm、压制压力为1GPa－1.6GPa、压制温度为753K－803K。

所说的AlLaNi或AlMnCe合金粉末是由熔炼的中间合金在氩气保护下采用超声波雾化法制取。

本工艺简单，操作方便，压制温度在一定范围内容易控制。

采用本发明技术方案制备的铝合金的硬度和强度明显优于传统的高强铝合金。

申请人：吉林大学
地址：130025 吉林省长春市人民大街142号
国籍：CN
代理机构：长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：朱世林
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《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言铝合金作为一种轻质、高强度且耐腐蚀的金属材料，在现代工业和科研领域具有广泛应用。

5083铝合金作为一种常见的变形铝合金，具有良好的塑性、耐腐蚀性及较高的加工性能，因此备受关注。

然而，传统的制备方法往往存在组织粗大、性能不均等问题。

为此，本文提出了一种快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的方法，旨在通过先进的制备技术优化其微观结构和性能。

二、研究背景快速凝固技术是一种先进的材料制备技术，它可以在极短的时间内完成合金的凝固过程，从而获得细小的晶粒和均匀的组织。

粉末冶金法则是一种将金属粉末进行压制、烧结等处理，制备出致密、均匀的金属材料的技术。

结合这两种技术，我们可以得到更加优异的纳米晶铝合金。

三、实验方法本研究首先通过机械合金化法将5083铝合金制备成纳米级粉末。

然后采用快速凝固技术将粉末进行快速加热和冷却，最后通过粉末冶金法进行压制和烧结，制备出块体纳米晶铝合金。

在实验过程中，我们详细记录了温度、压力、时间等关键参数，并对所制备的样品进行了全面的性能测试和微观结构分析。

四、结果与讨论1. 微观结构分析通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察发现，所制备的块体5083纳米晶铝合金具有细小的晶粒和均匀的组织。

与传统的铸造方法相比，快速凝固/粉末冶金法制备的铝合金晶粒尺寸明显减小，组织更加均匀。

2. 性能测试我们对所制备的块体铝合金进行了硬度、拉伸强度、延伸率等性能测试。

结果表明，快速凝固/粉末冶金法制备的5083纳米晶铝合金具有较高的硬度、拉伸强度和延伸率，其综合性能明显优于传统铸造方法制备的铝合金。

3. 影响因素分析在实验过程中，我们发现快速凝固的速度、粉末的粒度、压制和烧结的温度和时间等因素都会对最终产品的性能产生影响。

通过优化这些参数，我们可以得到更加优异的纳米晶铝合金。

《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言铝合金因具有优良的物理和机械性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等各个领域。

其中，5083铝合金因其高强度、良好的耐腐蚀性等特性备受关注。

然而，传统的铸造和加工方法在制备5083铝合金时，常常会出现晶粒粗大、力学性能不佳等问题。

近年来，快速凝固/粉末冶金技术因其能够制备出纳米晶结构的材料，成为了制备高性能铝合金的重要方法。

本文旨在研究快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的工艺及性能。

二、实验材料与方法1. 材料选择实验选用的原材料为高纯度的铝、镁、锰等元素，按照5083铝合金的成分比例进行配比。

2. 快速凝固/粉末冶金工艺(1) 将选定的原材料进行球磨、混合，得到均匀的混合粉末。

(2) 采用气体雾化或激光束等快速凝固技术，将混合粉末迅速冷却至室温，得到过饱和固溶体。

(3) 采用粉末冶金技术，对过饱和固溶体进行热压或热等静压处理，制备出块体5083纳米晶铝合金。

三、实验结果与分析1. 微观结构分析通过透射电子显微镜(TEM)观察发现，采用快速凝固/粉末冶金技术制备的5083纳米晶铝合金具有细小的晶粒结构，晶粒尺寸在纳米级别。

同时，材料中无明显的第二相颗粒或夹杂物，组织均匀。

2. 力学性能测试对制备的块体5083纳米晶铝合金进行拉伸、硬度等力学性能测试发现，其抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标均优于传统的铸造和加工方法制备的5083铝合金。

这主要得益于快速凝固/粉末冶金技术能够细化晶粒，提高材料的力学性能。

四、讨论与结论通过上述实验结果与分析，我们可以得出以下结论：1. 快速凝固/粉末冶金技术能够有效地制备出块体5083纳米晶铝合金，其晶粒尺寸在纳米级别，组织均匀。

2. 相比传统的铸造和加工方法，采用快速凝固/粉末冶金技术制备的5083纳米晶铝合金具有更高的抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能。

《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言随着现代工业的快速发展，对高性能、高强度的铝合金材料需求日益增加。

其中，5083铝合金因其良好的耐腐蚀性、高强度和优良的加工性能，被广泛应用于航空、船舶、汽车等重要领域。

然而，传统的制备方法往往存在组织不均匀、晶粒粗大等问题，无法满足高端应用的需求。

因此，研究新型的制备技术，如快速凝固/粉末冶金技术，对于制备高性能的5083纳米晶铝合金具有重要意义。

本文将重点探讨快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的研究。

二、快速凝固/粉末冶金技术概述快速凝固技术是一种通过快速冷却熔融金属来制备非平衡态合金的技术。

而粉末冶金技术则是通过将金属粉末混合、压制、烧结等工艺来制备块体材料。

将这两种技术结合，可以在保持金属粉末良好性能的同时，通过快速凝固技术来细化晶粒，提高合金的性能。

三、实验过程与方法本实验采用快速凝固/粉末冶金技术制备块体5083纳米晶铝合金。

首先，将5083铝合金进行熔炼、雾化成纳米级金属粉末；然后，将金属粉末进行球磨混合，提高其均匀性和纯度；接着，在特定的压制条件下将金属粉末压制成型；最后，通过烧结和退火处理得到块体材料。

在实验过程中，我们采用先进的检测手段对合金的组织结构和性能进行了表征。

如通过X射线衍射技术（XRD）对合金的物相组成进行分析；通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对合金的微观组织进行观察；通过硬度计、拉伸试验机等设备对合金的力学性能进行测试。

四、结果与讨论实验结果表明，采用快速凝固/粉末冶金技术制备的5083纳米晶铝合金具有优异的组织结构和力学性能。

在微观组织方面，合金的晶粒尺寸明显细化，达到了纳米级别；在力学性能方面，合金的硬度、抗拉强度等均得到了显著提高。

此外，我们还发现，通过调整制备过程中的工艺参数，如压制压力、烧结温度等，可以进一步优化合金的组织结构和性能。

《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言铝合金因具有优异的机械性能、加工性能和耐腐蚀性等，在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。

5083铝合金作为一种重要的铝合金材料，其具有较高的强度和良好的加工性能，在各种工业领域有着广泛的应用前景。

然而，传统的制备方法在生产5083铝合金时，往往存在组织粗大、性能不均等问题。

因此，研究新的制备方法以提高其性能和微观结构显得尤为重要。

本文将重点研究快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的方法及其性能特点。

二、快速凝固/粉末冶金制备技术快速凝固技术是一种先进的材料制备技术，其通过快速冷却熔融金属，以获得细小的晶粒组织。

而粉末冶金技术则是一种通过将金属粉末混合、压制、烧结等工艺制备块体材料的方法。

将这两种技术相结合，可以制备出具有优异性能的纳米晶铝合金。

在制备过程中，首先将5083铝合金熔化，然后通过快速凝固技术将其迅速冷却，得到纳米晶铝合金粉末。

接着，通过粉末冶金技术将粉末压制、烧结，最终得到块体纳米晶5083铝合金。

三、实验方法与结果分析1. 实验方法本实验采用快速凝固/粉末冶金技术制备块体5083纳米晶铝合金。

具体步骤包括：熔炼5083铝合金，通过快速凝固技术获得纳米晶铝合金粉末，然后通过粉末冶金技术将粉末压制、烧结，得到块体材料。

在实验过程中，通过调整工艺参数，如熔炼温度、冷却速度、压制压力等，以获得最佳的微观结构和性能。

2. 结果分析通过对制备得到的块体5083纳米晶铝合金进行微观结构和性能分析，发现其具有以下特点：（1）微观结构：块体材料具有细小的晶粒组织，晶粒尺寸达到纳米级别。

这有利于提高材料的力学性能和耐腐蚀性。

（2）力学性能：块体材料的硬度、强度等力学性能得到显著提高。

与传统制备方法相比，其力学性能更优异。

（3）耐腐蚀性：纳米晶结构有利于提高材料的耐腐蚀性。

在腐蚀介质中，块体材料的耐腐蚀性能得到显著提高。