含锂超高强铝合金沉淀过程研究现状

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。

铝锂合金材料发展及综合性能评述李飘;姚卫星【摘要】在抗疲劳设计等工程应用中,对材料综合性能的准确把握是使用材料进行设计的基础.作为一种航空材料,铝锂合金因具有高比强度、高比刚度的性能而受到青睐,与普通铝合金相比,铝锂合金的各方面性能,包括常规力学性能和疲劳断裂性能,具有独特特征.不同时期研发的铝锂合金产品,其各方面性能也有显著差异.本文通过比较铝锂合金和普通铝合金的性能差异,以及比较不同铝锂合金之间的性能差异,对铝锂合金材料性能发展进行综合评述.通过对铝锂合金发展历程、常规力学性能、疲劳极限和疲劳抗力、疲劳裂纹扩展抗力的分析,给出了结构设计选材的一些建议.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2019(010)001【总页数】9页(P12-20)【关键词】铝锂合金;性能评述;力学性能;疲劳抗力;疲劳裂纹扩展【作者】李飘;姚卫星【作者单位】南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016;南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016【正文语种】中文【中图分类】V252.20 引言航空工业一直致力于寻找轻质且性能优越的结构材料。

以2024和7075为代表的普通铝合金在航空发展过程中起到了关键作用。

2系和7系铝合金具有较高的强度，但在质量上不具有优势，在航空发展中逐渐失去吸引力。

从20世纪中叶开始，对于更轻质实用的铝合金的需求促进了铝锂合金的产生[1-2]。

作为质量最轻的金属元素，锂可以有效地降低合金密度。

在所有降低飞机结构质量的方法中，降低材料密度比增加静强度高效3～5倍[3]。

每增加1%质量的锂，可以带来3%的密度降低，以及6%的弹性模量的增加[4-6]。

近几十年来，复合材料也成为研究的热点，波音787、空客A380大量使用复合材料可以很好地印证这一点[7]。

尽管复合材料在航空工业中展示出优秀的开发潜能，但相对较低的冲击损伤阻力以及由环境变化(湿度，冷/热环境)带来的复杂力学性能变化，在某种程度上降低了复合材料的竞争力[7]。

高性能铝合金铝锂合金项目可行性研究报告
包含：
一、项目简介
高性能铝合金和铝锂合金可以用于制造航空航天结构件，电子机械元件，汽车零部件，防腐蚀封装，电池外壳等产品，以满足先进技术需求。

高性能铝合金和铝锂合金的性能相比传统铝合金有着极大的提升，相对而言性能提升更明显,拥有良好的延展性和抗腐蚀性，耐腐蚀性强，可以承受各种复杂的工作条件，能有效的提升产品的使用性能，在汽车零部件的制造中的应用也越来越多，尤其是重要的支撑件，悬挂件，制动性能，安全性以及可靠性等。

二、项目的可行性分析
1.项目财务分析
2.市场分析
可以考虑该产品在不同的行业中的应用可行性，获得潜在客户，以及产品的定价，估计产品的销售额。

3.技术分析
该项目的技术储备，技术路线，该产品的生产工艺，以及产品的质量控制，售后服务等问题等也是需要考虑的内容。

三、项目的经济效益分析
1.项目经济效益的直接利弊。

第14卷第3期2023年6月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.3Jun. 2023LiCl-KCl-MgCl 2熔盐体系中Li-Mg 共沉积机理研究张远景1，2， 刘兆庭1，2， 朱实贵3， 路贵民*1，2（1.华东理工大学盐湖资源综合利用国家工程研究中心，上海 200237； 2.钾锂战略资源国际联合实验室，上海 200237；3.宜春赣锋锂业有限公司，江西 宜春 336000）摘要：Li-Mg 合金作为锂电池负极材料在新能源领域中具有广阔的应用前景， 熔盐电解法制备Li-Mg 合金极具优势。

本文采用三电极体系研究了Mg 2+在LiCl-KCl-MgCl 2熔体中钨电极上的电化学行为及Li-Mg 共沉积机理，探究了MgCl 2浓度对电解共沉积Li-Mg 的影响。

方波伏安法与计时电流法实验结果表明：Mg 2+在钨电极上一步两电子还原为金属Mg ，属于瞬时成核过程，不受温度的影响。

计时电位法实验结果表明：随着MgCl 2浓度的增加，LiCl-KCl-MgCl 2熔体电解共沉积Li-Mg 所需的阴极电流密度逐渐增大。

当LiCl-KCl-MgCl 2熔体中MgCl 2浓度为5%时，实现Li-Mg 共沉积的最小阴极电流密度为0.287 A/cm 2。

恒电流电解结果表明：当MgCl 2浓度≤5%时，Li-Mg 产品中金属Mg 含量随着熔体中MgCl 2浓度的增加而增大，当MgCl 2浓度达到10%时，电解仅得到金属Mg 。

关键词：熔盐电解；Li-Mg 共沉积；电化学；MgCl 2浓度中图分类号：TF822 文献标志码：AStudy on Li-Mg co-deposition mechanism in LiCl-KCl-MgCl 2 meltZHANG Yuanjing 1, 2, LIU Zhaoting 1, 2, ZHU Shigui 3, LU Guimin *1, 2（1. National Engineering Research Center for Integrated Utilization of Salt Lake Resources ， East China University of Science andTechnology ， Shanghai 200237， China ； 2. Joint International Laboratory for Potassium and Lithium Strategic Resources ， Shanghai200237， China ； 3. Fengxin Ganfeng Lithium Industry Co.， Ltd.， Yichun 336000， Jiangxi ， China ）Abstract: Li-Mg alloys ， as cathode materials for lithium batteries ， have broad application prospects in the field of new energy ， and the preparation of Li-Mg alloys by molten salt electrolysis has great advantages. The electrochemical behavior of Mg 2+ on a tungsten electrode in LiCl-KCl-MgCl 2 melt and the Li-Mg co-deposition process were studied by a three-electrode system ， respectively. The effect of MgCl 2 concentration on electrolytic co-deposition of Li-Mg was also investigated. The experimental results of square wave voltammetry and timing current method show that the one-step two electrons reduction of Mg 2+ to metallic Mg on the tungsten electrode is an instantaneous nucleation process ， which is not affected by temperature. The results of the timing potentiometric experiment show that with the increasing concentration of MgCl 2， the cathodic current density required for the electrolytic co-deposition of Li-Mg from LiCl-KCl-MgCl 2 melt is gradually increased. When the MgCl 2 concentration in the LiCl-KCl-MgCl 2 melt is 5%， the minimum cathodic current density to achieve Li-Mg co-deposition is 0.287 A/cm 2. The galvanostatic electrolysis results show that when the MgCl 2 concentration is less than or equal to 5%， the metal Mg content in the Li-Mg product increases with MgCl 2 concentration in the melt.收稿日期：2022-05-26；修回日期：2022-06-14基金项目：国家自然科学基金资助项目（U20A20147）通信作者：路贵民（1965—　），教授，主要从事熔盐化学与技术、新能源材料方面的研究。

铝锂合金的熔铸工艺研究(二)铝锂合金的熔铸工艺研究研究背景•铝锂合金作为一种轻质高强度材料，广泛用于航空航天、汽车和电子工业等领域。

•熔铸工艺是制备铝锂合金的重要工艺，对材料的性能和质量具有重要影响。

•针对铝锂合金的熔铸工艺研究可以提高材料的特性并降低生产成本。

研究目的•探究不同熔铸工艺对铝锂合金性能的影响。

•优化铝锂合金的熔铸工艺，提高材料的力学性能和抗腐蚀性能。

•实现铝锂合金材料的高效制备和应用。

研究方法1.熔炼设备：采用工业电炉进行熔炼，确保加热均匀和熔池溶解度稳定。

2.材料选择：选择合适纯度的铝和锂作为原料，控制杂质含量。

3.熔铸参数：调整熔铸温度、保温时间和冷却速率等工艺参数，通过实验和观察数据分析得出最佳参数范围。

4.材料测试：对熔铸后的铝锂合金样品进行力学性能、显微结构和抗腐蚀性能等方面的测试和分析。

研究结果及讨论•实验结果表明，熔铸温度对铝锂合金的性能影响较大，过高或过低的熔铸温度会导致晶粒粗化或太细，影响材料的力学性能。

•保温时间可以影响铝锂合金的相组成和显微结构，过长的保温时间可能引起过多的金属间化合物析出，影响材料的塑性和韧性。

•冷却速率对铝锂合金的晶粒尺寸和形态有重要影响，适当控制冷却速率能够优化材料的力学性能。

•铝锂合金经过优化的熔铸工艺可以提高材料的抗腐蚀性能，适用于更广泛的应用领域。

结论•铝锂合金的熔铸工艺对材料的性能和质量具有重要影响。

•通过调整熔铸温度、保温时间和冷却速率等工艺参数，可以优化铝锂合金的力学性能和抗腐蚀性能。

•本研究为铝锂合金的高效制备和应用提供了重要的参考和指导。

参考文献•Smith, R. A., & Johnson, M. A. (2015). Advances in the casting of aluminum-lithium alloys. Materials Scienceand Engineering: A, 620, 1-13.•Wang, Q., Zhang, X., Fu, P., & Li, X. (2018). Effect of cooling rate on microstructure and mechanical properties of Al-Li alloy. Materials Science and Engineering: A,736, .。

2024年铝锂合金总结范文自上世纪初铝锂合金问世以来，其在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到了广泛应用。

随着材料科学和技术的不断进步，铝锂合金的制备工艺和性能不断改进。

本文通过对2024年铝锂合金的研究成果进行总结，展望了未来铝锂合金的发展方向。

一、制备工艺的改进在制备铝锂合金的过程中，首先要解决的是合金成分和成分控制问题。

2024年，通过改进合金原料的纯度以及制备工艺的优化，成功实现了铝锂合金的精确控制。

通过控制原料的配比和加工参数，可以获得不同性能的铝锂合金。

这不仅提高了铝锂合金的制备效率，还有效控制了合金中杂质元素的含量，提高了合金的力学性能和耐蚀性。

二、性能的改进在力学性能方面，2024年的研究成果表明，铝锂合金的强度、刚度和韧性得到了显著提高。

通过合金中添加微量的稀土元素，可以改善合金的力学性能。

同时，优化合金的热处理工艺，可以提高合金的强韧性和疲劳寿命，进而提高材料的可靠性和使用寿命。

在耐蚀性方面，2024年的研究成果表明，通过改进合金的元素配比和添加适量的耐蚀元素，可以显著提高铝锂合金的耐蚀性。

这使得铝锂合金在恶劣环境下的应用得到了拓展，例如海洋环境和高温高湿环境。

三、应用领域的拓展2024年，铝锂合金在航空航天、汽车制造和电子设备等领域的应用继续拓展。

在航空航天领域，铝锂合金因其低密度、高强度和良好的耐蚀性，成为高性能航空器结构材料的首选。

在汽车制造领域，铝锂合金由于其轻量化、高强度和良好的成形性能，可以大幅降低汽车重量，提高燃油经济性和减少尾气排放。

在电子设备领域，铝锂合金由于其良好的导电性和热传导性，可以用于制造散热器、电子外壳等关键零件，提高设备的散热效能和稳定性。

四、发展方向展望虽然铝锂合金在各个领域的应用得到了广泛认可，但仍然存在一些挑战。

首先是合金成本的问题，尽管随着材料制备工艺的不断进步，铝锂合金的制备成本得到了一定程度的降低，但仍然高于传统的铝合金。

因此，继续降低铝锂合金的制备成本，是未来的发展方向之一。

高锂盐含量的电解质对铝电解生产的影响及应对措施石良生;幸利;田官官【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】2页(P58-59)【作者】石良生;幸利;田官官【作者单位】太原东铝铝业有限公司;太原东铝铝业有限公司;太原东铝铝业有限公司【正文语种】中文高锂盐含量的电解质对铝电解生产的影响及应对措施通过对铝电解质中氟化锂含量高的原因及高锂盐含量的电解质对铝生产带来的影响进行分析，提出了针对目前高锂盐含量的电解质体系，电解铝生产企业在电解生产过程中所采取的应对措施，确保铝电解生产平稳高效。

文|石良生幸利田官官近年来，电解铝生产企业反应最大的问题是氧化铝原料中所含锂杂质较高，导致电解质中锂含量相应大幅提高，绝大部分生产企业氟化锂含量已经超过3%，最高的已达9%～10%。

高锂盐含量的电解质体系，致使电解生产槽温低，氧化铝溶解能力差，电解槽炉底沉淀多，引起电解工艺操作难度大，铝电解槽稳定性差，技术条件难以保持，对生产稳定和能源消耗十分不利。

同时由于电解质中锂盐含量高，迫使部分电解铝企业弃用高锂含量氧化铝原料，使我国高锂含量氧化铝销路和价格承受一定的压力。

因此，高锂含量的铝电解质体系对铝电解生产的影响开展研究有十分重要的意义。

铝电解中氟化锂含量高的原因分析从我国电解铝企业电解质成分分析，掌握确证了无锂盐添加剂的铝电解中不同程度的含有氟化锂和氟化钾，两者的含量普遍在0.2%～2.5%之间。

铝电解中氟化锂含量高的原因，主要是由于原料氧化铝中氧化锂含量高。

当前我国氧化铝主要由一水硬铝石型铝土矿所生产，铝、锂共生矿储量甚广，含锂氧化铝是我国独特自然禀赋，而且随着国内铝土矿铝硅比持续降低，单位氧化铝所需的铝土矿大幅增加。

据统计，富锂氧化铝产量占到了国内铝矿石生产氧化铝总量的60%以上。

由于生产工艺的原因，国产氧化铝存在生产能耗高，产品所含杂质种类多、粒度细等缺点，同时铝电解质中的氟化锂也会随着电解槽槽龄的增加不断富集，如果氧化铝中氧化锂的含量较高，槽龄长的电解槽中氟化锂含量可达到5%以上，甚至可达9～10%。

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。

第4卷　第2期1998年5月电化学EL ECTROCHEMISTR YVol.4　No.2May1998LiCl2KCl熔盐中锂在铝电极上的电极过程①段淑贞3 管丛胜33 石青荣 王新东(北京科技大学应用科学学院　北京　100083)摘要　采用线性扫描伏安法和电位阶跃法,研究了锂离子在铝电极上的电极过程机理.结果表明锂离子在铝电极上沉积形成α2固熔体时,电极过程受锂原子向铝电极中的扩散速度控制.当形成β2锂铝合金时,存在成核极化现象,成核过程为瞬间成核过程,初期电极过程受形成β2锂铝合金的速度控制,一定时间后受锂原子通过β2锂铝合金层的扩散速度控制.β2锂铝合金阳极有极限充电电压和极限电流.关键词　锂铝合金阳极,电位阶跃法,熔盐锂电池熔盐锂电池所用的LiAl合金阳极,由于电极电位稳定和锂的保持性良好[2],因而被广泛应用.锂在铝电极上的沉积和溶出过程动力学受锂铝不同合金相的影响很大[3,4],为此有必要对锂在铝电极上的电极过程机理进行细致研究.本文在采用线性扫描伏安法[1]研究了锂在铝电极上的电极过程基础上,进一步采用电位阶跃法对锂在铝电极上电极过程进行研究,这将有助于改善锂铝合金的阳极性能,提高电极材料的利用率,控制充放电极限电流和电压,乃至改进锂铝合金阳极的制备方法和改善其电化学性能.1　实验条件和仪器1.1　实验条件研究电极为高纯铝丝(d=1mm,99.999%纯度)和高纯铝片(99.99%纯度),实验前在干燥箱中进行抛光处理;辅助电极为光谱纯石墨棒,经稀盐酸煮沸数小时后,用去离子水洗涤并干燥;参比电极用Al/AgCl(0.2mol%),内参比盐为LiCl2KCl共晶盐.电解质为经严格净化后的LiCl2KCl共晶盐,所有测试均在723K和高纯氩气保护下完成.1.2　实验仪器3033型X2Y记录仪,WenkingLB81M恒电位仪,GSTP3信号发生器和J WT2702型控温仪.①本文1998203216收到;　国家自然科学基金资助项目;　第九次全国电化学会议(1997)优秀论文3　通讯联系人;　33现在山东矿业学院　济南　2500312　实验结果和讨论　图1　铝电极在LiCl 2KCl 共晶盐中的循环伏安图　Fig.1　The cyclic voltammogram of Al electrode in LiCl 2KCl eutectic melt at 723K ,v =250mV/s elec 2trode area ,A =0.31cm 22.1　锂离子在铝电极上沉积形成α2固溶体根据铝电极在LiCl 2KCl 共晶盐中的循环伏安法研究结果[1,4](图1),当阴极扫描至-1.25V (相对Ag/AgCl 电极)时,电流升高,为锂在铝电极上的析出并形成α2固熔体.首先控制铝电极的阶跃电位在形成α2固溶体(锂在铝中)的范围内,作计量电流曲线.图2为典型的电位阶跃结果.从图中可以看出,电流随时间单调下降,其变化与电活性粒子线性扩散控制条件下的电位阶跃相似.根据A СТОЗОВ理论[5],当金属离子在固体电极上沉积并形成合金时,若嵌入(沉积)速率受沉积原子向阴极内部扩散所控制,则嵌入(沉积)电量(q )与电解时间(t )平方根成正比,即q ∝t 1/2;若形成金属间化合物的反应起控制作用,则嵌入(沉积)电量与电解时间成正比q ∝t.图3示出,经长时间电位阶跃后,沉积电量与阶跃时间平方根成线性关系,说明锂离子在铝电极上沉积形成α2固溶体时,电极过程受锂原子向铝电极中的扩散过程控制.由于锂原子半径(r =0.155nm )和铝原子半径(0.138nm )相近,扩散过程可能是通过空穴机制完成的[4].图2　铝电极在LiCl 2KCl 共晶盐中的计时电流曲线,T =732K ,A =1.00cm 2曲线上数字为阶跃电位值(E /V )Fig.2　Chronoamperograms of Li +on Al electrode in LiCl 2KCl eutectic melt t 723K ,A =1.00cm 2　图3　锂在铝电极上形成α2固溶体的电荷与时间关系,阶跃电位E =-1.95V　Fig.3　The relation between charge and time forthe formation of α2solid solution ,E =-1.95V ・602・电　化　学 1998年图4　锂在铝电极上沉积并形成β2LiAl 合金时的计时电流曲线曲线上数字为阶跃电位值(-E/V )Fig.4　Chaonoamperograms for thereduction Li on Al electrode in LiCl 2KCl eutectic melt ,and the growth of β2LiAl alloy ,T =273K ,A =1.00cm 22.2　锂离子在铝电极上沉积形成β2锂铝合金从图1得出,当阴极扫描至-2.35V (相对Ag -AgCl 电极)或更负,电流明显增大,表明在铝电极上形成了β2LiAl 合金.为了进一步研究锂离子在铝电极上沉积形成β2锂铝合金的机理,负移铝电极的阶跃电位,实验结果示于图4.从图4中的(晶核形成与长大过程)电流～时间曲线可见阶跃电位在-2.18～-2.40V 范围内,锂离子在铝电极上沉积形成β2锂铝合金时,均存在明显成核极化现象.对于不同的成核和生长过程及不同的成核类型,电流随时间上升的暂态过程是不同的.将图4中不同阶跃电位下的I ～t 曲线上升段对时间平方根作图,即得一组直线关系(见图5),说明锂离子在铝电极上沉积形成β2锂铝合金的成核过程为三维瞬间成核过程[6].因此,可认为锂离子在铝电极上沉积的初期阶段,经历了三维半球形瞬间成核过程,随后是锂离子进一步沉积并按半球形成长.由于最初的电极面积因锂的沉积而增加,导致了初期电流的增大,一定时间后相邻晶核扩延并开始重叠,从而使电流的增势减缓,并逐步趋于稳定.从图4还可看出,随着阶跃电位负移,电流增大,I ～t 1/2直线斜率增大.说明负移阶跃电位,阴极过电位增多,晶核数增多,电极表面活性点利用率增大.但当阶跃电位超过-2.40V后,电流不再随阶跃电位变化而变化.这可能是在-2.40V 附近,瞬间成核数目达到最大值的结果,也反映了β2锂铝合金阳极存在充电极限电流和充电极限电压.图5　电流(图4中电流上升部分)与时间平方根的关系Fig.5　The relation between I and t 1/2for the growthof β2LiAl alloy on Al electrode from Fig.4图6　由图4计算的的电量与时间的关系Fig.6　The relation between charge and time from Fig.4・702・第2期 段淑贞等:LiCl 2KCl 熔盐中锂在铝电极上的电极过程　图7　锂在铝电极上形成β2LiAl 合金的电荷与时间关系　Fig.7　The relation between charge and time for the formation of β2LiAl alloy ,A =1.00cm 2,E =-2.18V将图4中的I ～t 曲线于t 为20s 以后的部分转化成q ～t 曲线(如图6)所见,其直线关系说明锂离子在铝电极上沉积形成β2锂铝合金的初期,电极过程受此过程的速度控制.但在沉积一定时间后,因铝电极表面已形成一定厚度的β2锂铝合金层,电流即随时间缓慢下降(见图7),此际,整个过程受沉积锂原子通过β2锂铝合金层的扩散速度控制[5].沉积时间愈长,扩散层愈厚,扩散愈困难,图7同时示出沉积电量与时间的变化关系.如图,大约2min 后,q ～t 1/2即成线性关系,表明是扩散控制过程.因此,为了获得稳定的电流,则应降低扩散层的厚度,增大电极的有效面积,采用多孔性锂铝合金阳极是行之有效的方法.由于β2锂铝合金(bcc ,a =0.637nm )比α2固溶体(fcc ,a =0.405nm )具有更松散的构[3],使得锂原子在β2锂铝合金相中的扩散速度比在α2固溶体中快,当锂铝合金层较薄时,扩散过程则不再是控制步骤.3　结　论1)锂离子在铝电极上沉积形成α2固溶体,电极过程受锂原子向铝电极中扩散控制.扩散过程可能是通过空穴机制完成的.2)锂离子在铝电极上沉积形成β2锂铝合金时存在明显成核极化现象,成核过程为瞬间成核过程.初期电极过程受形成β2锂铝合金的速度控制,一定时间后则受沉积锂原子通过β2锂铝合金层的扩散控制.β2锂铝合金形成过程存在极限电流和极限电压,当电极电位达-2.40V 后电流不随阶跃电位变化而变化.Electrode Process of Lithium Ions onAluminum Electrode in Molten LiCl 2KClDuan Shuzhen 3　Guan Congsheng Shi Qingrong Wang Xindong(U niversity of Science and Thchnclongy Beiji ng Beiji ng 100083)Abstract The Deposition mechanism of Lithium on aluminium electrode was studied by using linear sweep voltammetry and potential step method.The formation of α2solid solution・802・电　化　学 1998年was controlled by the diffusion of lithium within the aluminium substance.The formation of β2LiAl alloy was limited by the rate of forming the alloy at the legining ,and by diffiusion of lithium through the β-LiAl alloy layer was limited by the rate of forming the alloy at the begining ,and by the diffusion of lithium through the β2LiAl alloy later.Neucleation polarization for the forma 2tion of β2LiAl alloy was observed.This polarization is an instantaneaus process.There are a Lim 2iting charging patential and a charging current for the LiAl alloy anode.Key words Lithium 2aluminiumalloy anode ,potential step method ,malten saltLithium battery Reference s1　管丛胜,段淑贞,王新东.锂离子在铝电极上的电极过程机理.有色金属学报,1995,6(4)2　Alert K ,Fischer and Donald R.Vissers.Mor phological Studies on the Li 2Al Electrode in Fused Salt.J.Elec 2trochem.S oc.,1983,130(1):53　Fung Y S ,Inman D White S H.J.Appl.Studies of the K inetics of Lithium/Alumimium Electrode in Molten Licl 2KCl by Linear Sweep Voltammetry.J.Appl.Electrochem.,1982(12):6694　Guan C S ,Duan S ,Zhao G ,Wang X.K inetics of the Deposition of Lithium on Aluminium Electrode.J.of U 2niv.of Science and Technology Beijing ,1995(2):1315　Bard A J ,Fauklner L R.Electrochemical Methods 2Fundmentals and Applications ,John Willey and S ons.Inco ,1980・902・第2期 段淑贞等:LiCl 2KCl 熔盐中锂在铝电极上的电极过程。

铝锂合金研究历史和现状摘要：综述了国内外铝锂合金的研究历史和应用概况；总结了我国铝锂合金研究进入实际应用阶段的主要表现方面；同时指出因其具有低密度、高比强度和比刚度等优点，是一种理想的航天材料。

关键词：铝锂合金研究比强度比刚度0 引言1924年，第一个含Li的铝合金Scleron （Al-12Zn-3Cu-0.6Mn-0.1Li）在德国诞生。

之后各国的科学研究者相继研制出一系列的性能优良的铝锂合金，并把铝锂合金的低密度、高比强度、高比刚度、优良低温性、良好的耐蚀性和卓越超塑性成型性能应用于航空航天等领域，取代了部分传统的2XXX和7XXX的铝合金。

与普通铝合金相比，Al-Li合金在材料制备、零件制造工艺上无原则差别[1]。

有研究表明：在铝合金中每添加1%的Li，可使合金密度降低3%，而弹性模量提高6%，并可保证合金在淬火和人工时效后硬化效果良好[2]。

我国自主研发的新型合金2A97(Al-Cu-Li系脱溶强化型铝合金)有良好的合金加工性能是一种有吸引力和发展前途的航空材料。

1 国外铝锂合金的发展历程自上世纪80年代起，Al-Li合金已成为主要工业国家材料研究领域重点研究、开发课题，美国和前苏联在这个时期末成功开发了Al-Li 合金的完整体系。

在Al-Li合金的发展史上有很多具有重要意义的事件。

1942年，美国Alcoa公司申报了2020Al-Li合金的专利，在克服了熔炼技术上的难题后于1957年开发出了Li含量为1.1%的铝锂合金并在1959年将其用于美国海军RA-5C预警飞机机翼蒙皮和水平安定面上，取代7075合金，减重达6%[3]。

前苏联开始了铝锂合金方面的研究并开发出类似2020Al-Li合金BAд23（Al-5.3Cu-1.2Li-0.6Mn-0.17Cd）[4]。

而后，苏联专家研制出Al-Mg-Li系合金，其中以中等强度、低密度、好的焊接性能和抗腐蚀性能的1420合金为代表。

其后在1420合金的基础上通过加入Sc 元素成功研制出1421、1423合金，使得其强度、热循环载荷、焊接性都有所改善[5]。

全固态锂电池技术的研究现状与展望一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护压力的持续增大，新型高能量密度、长寿命、高安全性的电池技术已成为研究热点。

全固态锂电池（SSLIBs）因其具备高能量密度、快速充电、长寿命和低安全风险等优势，成为了电池技术领域的一颗新星。

本文旨在对全固态锂电池技术的研究现状进行全面的综述，并展望其未来的发展趋势。

我们将从全固态锂电池的基本原理、关键材料、制造工艺、性能评估以及应用前景等方面进行深入探讨，以期为相关研究和产业化提供有价值的参考。

我们也将关注全固态锂电池技术面临的挑战和可能的解决方案，以期推动这一领域的持续发展和进步。

二、全固态锂电池技术的研究现状近年来，全固态锂电池技术的研究取得了显著的进展，成为了电池科技领域的研究热点。

固态电解质作为全固态锂电池的核心组件，其材料选择和性能优化成为了研究的重点。

目前，固态电解质主要分为硫化物、氯化物和氧化物三大类。

硫化物电解质具有较高的离子电导率，但机械强度较低；氯化物电解质离子电导率高且稳定性好，但制备工艺复杂；氧化物电解质则以其高机械强度和化学稳定性受到广泛关注。

在电池结构方面，全固态锂电池采用了多层结构和纳米结构设计，以提高电池的性能和安全性。

多层结构通过在电解质和正负极之间引入额外的隔离层，防止了锂枝晶的形成和电解质的降解。

纳米结构设计则通过减小电解质和正负极的粒径，增加活性物质的接触面积，从而提高电池的容量和能量密度。

在制备工艺方面，研究者们不断探索新的制备技术，如高温固相法、溶液法、熔融盐法等，以制备出性能优异的固态电解质和全固态锂电池。

同时，研究者们还关注于提高电池的生产效率和降低成本，以实现全固态锂电池的商业化应用。

然而，尽管全固态锂电池技术取得了显著的进展，但仍面临一些挑战和问题。

固态电解质的离子电导率相比液态电解质仍较低，影响了电池的倍率性能。

固态电解质与正负极之间的界面电阻较大，降低了电池的能量效率。

铝锂合金的力学性能及其应用研究铝锂合金是近年来备受关注的一种新型材料，具有优良的力学性能和良好的耐腐蚀性能，是一种理想的轻量化材料，广泛应用于航空、航天、交通工具等领域。

本文将从铝锂合金的力学性能及其应用研究方面进行探讨。

一、铝锂合金的力学性能1.高强度作为一种轻质高强材料，铝锂合金的强度比传统的铝合金提高了10%~20%。

主要原因是锂能够增加铝合金的晶界强度，从而提高材料的强度。

此外，铝锂合金具有良好的塑性和韧性，不易断裂，可避免在高强度条件下的脆性断裂。

2.低密度铝锂合金的密度为 2.6g/cm³，比一般的钢铁材料轻近三分之一，比铝合金轻约10%。

这种低密度特性使得铝锂合金成为一种理想的轻量化材料。

3.良好的耐腐蚀性能铝锂合金具有良好的抗腐蚀性能，在氢氧化钠漂白液、海水、烟气、酸雨等恶劣环境下表现出卓越的耐腐蚀性能。

二、铝锂合金的应用研究1.航空领域铝锂合金在航空领域的应用占据了很大的比重。

由于航空业对于材料的要求非常严格，铝锂合金的轻量化和高强度特性使得它成为了一种理想的材料。

目前，国内外很多航空公司或航空制造企业都在使用铝锂合金制造航空器的翼身、机身、发动机等部件。

2.汽车领域技术的不断发展和环保意识的日益增强，使得汽车轻量化成为了行业的一大趋势。

铝锂合金作为一种轻量化材料，具有广阔的应用前景。

目前，铝锂合金已经被应用于全铝车身的制造，可以有效降低汽车的净重，提高能源利用率，降低二氧化碳排放量。

3.交通工具领域随着城市化进程的不断推进，城市交通工具也在迅速发展。

为了满足交通工具快速、安全的要求，轻量化材料成为了研究的重点。

铝锂合金的重量轻、强度高的特性，使其被广泛应用于轻轨、高铁等交通工具领域，可有效提高交通工具的速度和载荷量。

结语：铝锂合金作为一种新型材料，其力学性能和应用前景非常优越。

在未来的科技发展中，铝锂合金的应用将会更加广泛，为我们的生活带来更多便利和经济效益。

目录1 文献综述 (1)1.1 Al-Li系合金简介 (1)1.2Al-Li合金发展历史 (1)1.3 Al-Li合金发展的几个阶段 (2)1.4 我国Al-Li合金的发展概况 (4)1.5 Al-Li合金在航空方面的应用及发展趋势 (5)1.5.1航空应用 (5)1.5.2 发展趋势 (8)1.5.3 新型铝锂合金的研究热点 (8)1.6 热处理状态对Al合金组织性能的影响 (9)1.6.1 固溶处理对Al合金组织性能影响 (9)1.6.2固溶时效对Al 合金组织性能的影响 (10)1 .7 铝锂合金的拉伸断裂机制 (10)2 实验材料、设备及方法 (12)2.1实验材料 (12)2.2 实验设备 (12)2.2.1金相显微镜 (12)2.2.2金相试样抛光机 (13)2.3 实验方法 (14)2.3.1 制备合金 (14)2.3.2 母材显微组织观察 (15)2.3.3 对试样以不同拉伸速率进行拉伸 (15)2.3.4测量硬度 (15)2.3.5显微组织观察 (15)2.3.6绘制拉伸曲线 (16)3实验结果及分析 (17)3.1热处理后合金原始组织 (17)3.2不同拉伸速率断口附近组织 (18)3.2.1拉伸速率为10-4/s断口附近组织 (18)3.2.2拉伸速率为10-3/s断口附近组织 (18)3.2.3拉伸速率为10-2/s断口附近组织 (19)3.2.4拉伸速率为10-1/s断口附近组织 (19)3.3拉伸速率对硬度的影响 (20)3.4不同拉伸速率真应力-真应变曲线 (20)3.4.1拉伸速率为10-1/s真应力-真应变曲线： (20)3.4.2拉伸速率为10-2/s真应力-真应变曲线 (21)3.4.3拉伸速率为10-3/s真应力-真应变曲线 (21)3.4.4拉伸速率为10-4/s真应力-真应变曲线 (22)3.4.5 将4种速率下所得数据共同绘制真应力-真应变曲线 (22)3.4.6试样拉伸前后数据 (23)3.5观察曲线规律结合拉伸前后数据进行结果分析 (23)4 技术经济分析 (24)5 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)1 文献综述1.1Al-Li系合金简介铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。

铝锂合金材料的力学性能研究及应用分析近年来，铝锂合金材料备受关注。

其因为搭载于航空航天、舰船和汽车等机械设备上，而备受瞩目。

铝锂合金材料具备高强度、低密度、优良的耐蚀性、抗疲劳性和较好的加工性能等优点，被广泛应用于航空轻量化领域和高铁、轮船等交通运输工业中，它在现代工业中发挥着重要的作用。

一、铝锂合金材料研究的发展铝锂合金材料的研究始于20世纪70年代，70年代初，美国公司开始研究铝锂合金材料的应用，开发出了第一代的铝锂合金材料。

这种铝锂合金材料基本上已经具有了航空领域的要求。

80年代，国外的铝锂合金材料研究表明，常规的金属材料中，铝锂合金材料是一种较优质的材料，具有重量轻、强度高、低电导性、抗疲劳性好、刚度高和耐蚀性强等优点。

纵向进行针对铝锂合金材料的研究，进行早期的市场应用。

然而，自然可发生事情，其逐渐暴露出了铝锂合金作为一种金属材料的缺陷。

这些缺陷引起了生产成本和使用成本的变化，这也是铝锂合金材料一直有待改进的地方。

二、铝锂合金材料力学性能研究铝锂合金材料具有优异的化学和物理性质，如高强度、低密度、优良的耐蚀性、抗疲劳性和较好的加工性能等。

然而，这些性能在不同应用情况下会发生变化，因此，必须通过研究和试验来探究铝锂合金的力学性能。

1、强度和塑性铝锂合金的强度和塑性取决于各个组成元素的属性，Honeywell 公司聚合物运营部曾定义出含 2024-T3，7475 和 7075等非铝锂合金系列的最大弯曲半径，其中以 7475 百显著。

铝锂合金材料在加工时的强度和塑性，对其在不同领域的应用至关重要。

2、疲劳性能铝锂合金材料在应用中存在耐久性问题，其疲劳性能也是关键。

疲劳性能----即物体重复应力或变形时的稳定性（也称疲劳寿命），直接影响着材料的使用寿命。

因此，疲劳寿命测试的结果对于材料实际应用中是否满足要求非常重要。

三、铝锂合金材料的应用分析铝锂合金材料的应用范围相当广泛，可以应用在军用和民用工业中的许多领域。

铝锂合金研究进展Development of Aluminum-Lithium Alloys杨守杰陆政苏彬戴圣龙刘伯操颜鸣皋(北京航空材料研究院北京1OOO95) YANG Shou-jie LU Zheng SU Bin Dai Sheng-long LIU Bo-cao Yan Ming-gao(Institute of Aeronautical Materials Beijing1OOO95 hina)摘要回顾了铝锂合金的发展历史按时间顺序和性能特点将铝锂合金划分成了三代并重点介绍了第三代铝锂合金的发展情况其最引人瞩目的是高强可焊铝锂合金的兴起和低各向异性厚板材的生产分析认为第三代铝锂合金的发展趋势是有针对性地提高合金的某方面性能关键词铝锂合金各向异性性能中图分类号TG111.5文献标识码A文章编号1OO1-43S1(2OO1)O5-OO44-O4Abstract The history of aluminum-lithium alloys was reviewed.It can be concluded that the alloys could be classified three generations according to time and their properties.Further more the de-velopment of the third generation of Al-Li alloys were investigated in detail.A tendency of the third generation of Al-Li alloys is to develop some new alloys with certain eXcellent properties.Key words aluminum-lithium alloy anisotropy property在铝合金中加入金属元素锂(Li)可在降低合金密度的同时提高合金的弹性模量研究表明在铝合金中每添加1%的Li可使合金密度降低3%而弹性模量提高6%并可保证合金在淬火和人工时效后硬化效果良好因此铝锂合金作为一种低密度高弹性模量高比强度和高比刚度的铝合金在航空航天领域显示出了广阔的应用前景铝锂合金的材料制备及零件制造工艺都与普通铝合金无原则上的差别可沿用普通铝合金的技术和设备用铝锂合金替代飞机上使用的传统铝合金不需要对适航条例作大的修改另外铝锂合金的成形维修等都较复合材料方便成本也远远低于复合材料因此铝锂合金是当代航空航天结构的重要候选材料之一[1~4]1铝锂合金发展简史铝锂合金的发展大体上可划分为三个阶段相应出现的铝锂合金产品可以划分成三代第一阶段为初步发展阶段该阶段的时间跨度大约为2O世纪5O年代至6O年代初虽然早在1924年德国的材料专家就开发出了第一个含Li的铝合金Scleron[5]但是直到1957年美国Alcoa公司研究成功2O2O合金[6]1961年前苏联开发出BAI23合金[7]铝锂合金才真正引起人们的注意美国将2O2O合金应用于海军RA-5军用预警飞机的机翼蒙皮和尾翼水平安定面上获得了6%的减重效果[6]但由于这些第一代铝锂合金产品的塑韧性水平太低不能满足新航空设计标准的要求因此并未取得进一步的应用Alcoa公司于1969年停止了2O2O合金的生产此后铝锂合金在欧美等国进入了一个相对停滞的时期2O世纪7O年代爆发的能源危机给航空工业带来了巨大的压力所以迫切要求飞机轻量化复合材料的兴起也给传统铝工业造成潜在的威胁这些都推动了人们对铝锂合金的重新重视铝锂合金也因此进入了新的发展阶段即第二阶段第二阶段可称之为大发展阶段或是繁荣阶段该阶段的时间跨度为2O 世纪7O年代至SO年代后期在这一时期铝锂合金得到了迅猛发展共召开了六次国际铝锂合金专题会议对铝锂合金进行了全面研究在此阶段研制成功了低密度型中强耐损伤型和高强型等一系列较为成熟的铝锂合金产品其中具有代表性的合金有前苏联研制成功的142O合金美国Alcoa公司研制出的2O9O合金英国Alcan公司的SO9O和SO91合金法国Pechiney公司开发出的2O91合金等这些铝锂合金具有密度低弹性模量高等优点其主要目标是直接替代航空航天飞行器中采用的传统铝合金2O24 7O75等它们都获得了一定的应用[S]142O合金是目前应用最为成熟的铝锂合金俄罗斯在Mig29 Su-27 Su-35等战斗机及一些中远程导弹弹头壳体上都采用了142O合金构件美国对2O9O合金在-17运输机及ATF高级教练机上进行了装机试验SO9O合金在欧洲的EFA2OOO战斗机EH1O1直升机以及44材料工程/2OO1年5期A B B O/B4O大型客机中也进行了大量装机试验经过Z O世纪SO年代的大发展.铝锂合金取得了令人瞩目的研究和应用成果但是.人们发现第二代铝锂合金本身仍存在以下问题2D合金的各向异性问题较普通铝合金严重;@合金的塑韧性水平较低;热暴露后会严重损失韧性;@大部分合金不可焊.降低了减重效果.铆接时往往表现出较强的缺口效应; @强度水平较低.难以与7OOO系超高强铝合金竞争等因此.进入9O年代以后.人们针对铝锂合金的上述问题.开发出了一些具有一定特殊优势的铝锂合金铝锂合金的发展也因此进入了第三发展阶段目前.已开发出的新型铝锂合金主要有高强可焊的146O[9]和Weldalite系列[1O]合金.低各向异性的AF/ C-4S9[11].AF/C-45S合金[Z Z].高韧的Z O97.Z197合金.高抗疲劳裂纹的C-155合金[1Z].及经特殊真空的XT系列[1B]合金等这些新出现的铝锂合金可统称之为第三代铝锂合金其中对高强可焊合金和低各向异性合金的研究最多.是第三代铝锂合金的发展方向2第三代铝锂合金的成分及性能第一代铝锂合金现已很少使用.而第二代铝锂合金也已进入工业化生产和商品化应用阶段近几年来.由于一些具有特殊优异性能的第三代铝锂合金的兴起.铝锂合金的研究重又引起了人们的兴趣表1和表Z给出了第三代主要铝锂合金产品的成分及性能可见.在合金成分设计上.第三代铝锂合金降低了Li含量.而增加了Cu含量.并且往往添加一些新的合金化元素Ag.Mn.Zn等;在性能水平上.第三代铝锂合金较以往铝锂合金都有了较大幅度的提高.其中尤以低各向异性铝锂合金和高强可焊铝锂合金最引人注目表1第三代主要铝锂合金的化学成分Table1The composition of the third generation of Al-Li alloys<Wt%>Li Cu Mg Zr Ag Zn Mn Others 146O 1.9~Z.5Z.5~B.5O.1Z Sc2O.1O~O.Z O Weldalite O49O.7~1.S Z.B~5.Z O.Z5~O.S O.14O.Z5~O.SZ O94 1.B 4.5O.4O.14O.4Z O95 1.1 4.Z O.9O.14O.4Z O96 1.B~1.9Z.B~B.O O.Z5~O.9O.14O.Z5~O.6Z195O.S~1.Z B.7~4.B O.Z5~O.S O.14O.Z5~O.6<O.Z5<O.Z5Ti<O.1 Weldalite Z1O 1.B 4.5O.4O.14O.4O.5Z O97 1.Z~1.S Z.5~B.1O.B5O.14O.B5O.1~O.6Ti2O.15 Z197 1.B~1.7Z.5~B.1O.Z5O.1Z<O.O5O.1~O.5Ti2O.1ZAF/C4S9Z.1Z.7O.B O.O5O.6O.BAF/C45S 1.7Z.7O.B O.OS O.6O.B3低各向异性铝锂合金的研制铝锂合金比普通铝合金有着更为严重的各向异性问题铝锂合金的各向异性与多种因素有关.这些因素主要有2D元素Li能促使合金的各向异性.即使Li含量少于O.5%.也会带来较大的织构密度[14];@合金使用态多为扁平的未再结晶组织;合金在使用态下具有较强的晶体学织构;@析出相的形状~惯析面~变形特点等对各向异性也有一定的影响为控制铝锂合金的各向异性.目前采用的主要方法有2D降低Li含量;@添加或减少合金化元素;采用合适的中间热处理和最终热处工艺.以降低或改善合金中的织构这些严重的织构对合金的性能有着重大影响2D大部分铝锂合金的纵向性能与横向性能有较大差别.通常在与轧制方向成45 -6O 方向上拉伸强度降低15%以上;@在强度高的位向上断裂韧性低;在强度低的位向上裂纹扩展速率高铝锂合金由于塑韧性水平较低.因此.有关铝锂合金断裂韧性的各向异性问题是更加突出的问题一些铝锂合金在纵向<L>~L+45 ~长横向<L-T>及短横向<S-T>上的断裂韧性值见表B织构的形成与合金成分~机械变形以及热处理制度等密切相关近年来.降低铝锂合金各向异性的研究已取得了突破性的进展Lynch.Blankenship和Starke等人采用高温短时保温+快冷水淬的再时效工艺.使SO9O-T S771板材获得的强度仅损失7%.而54铝锂合金研究进展表2一些第三代铝锂合金的典型性能Table2The propertieS of the third generation of Al-Li alloyS合金牌号材料状态O b/MPa O0.2/MPa6/%KI C/MPa-m1/2146020mm厚板挤压型材冷轧薄板纵向冷轧薄板横向冷轧薄板455706205405605304905304854954708.00.86.08.011.0Weldalite049挤压棒材T6挤压棒材T87207146816923.75.32094挤压棒材T6挤压棒材T87067176726964.58.52095挤压棒材T6挤压棒材T87187006836673.88.02021957.8mm板T6纵向7.8mm板T6横向7.8mm板T6456125925225815514899.812.112.6Weldalite210挤压棒材T6挤压棒材T87587517317332.87.5219738mm厚板T8(L)38mm厚板T8(LT)38mm厚板T8(ST)4404404204204203804.08.02.024.2AF/C489热轧厚板T8纵向热轧厚板T8横向热轧厚板T8455505385455004684743.01.53.042.433.637.9AF/C45812.7mm厚板T8纵向12.7mm厚板T8横向12.7mm厚板T84553054450349647541910.78.912.8短横向断裂韧性提高60%的效果,从而降低了该合金的各向异性[15,16],美国空军Wright材料实验室与Dayton大学及Alcoa公司合作,共同开发出了低各向异性的AF/C-489和AF/C-458新型变形铝锂合金[11,22],该系列合金具有低的各向异性,这主要归因于两个方面,一是合金中含有0.3%的Mn,Al6Mn 粒子能够抑制合金的再结晶,细化晶粒,降低合金的各向异性;二是合金在轧制过程中加入一次中间热处理的新工艺,中间热处理的目的是促进再结晶的发生,降低织构的强度,文献[17]提出了多个评价各向异性的参数,其中重点研究了平面内各向异性IPA(In-Plate AniSotropy)与织构的关系,结果发现,IPA受BraSS织构({110}<112>)影响最大,BS织构密度越大,合金的IPA值也越大,合金的各向异性越明显,4高强可焊铝锂合金的研制和应用从1987年开始,全俄航空材料研究院就着手研制新的高强度~可焊铝锂合金,准备用以替代1201铝合金(相当于美国的2219合金),合金牌号定为1460,到1990年,已可生产多种标准成分的1460合金半成表3铝锂合金不同位向上的断裂韧性Table3The fracture toughneSS on differentorient of Al-Li alloyS合金及其状态K C或K IC/MPa-m1/2L45 L-T S-T 2090T8E41363326172091T8X46258090T8X554936138091T8X209品,1460合金中含有少量的稀土元素Sc,Sc可以大幅度提高铝锂合金的综合性能,总的说来,1460合金与1201相比,6b~60.2分别提高25%和35%,质量减轻20%-25%,疲劳寿命提高20%-30%,而焊接性能相当[18],俄罗斯在6能源号7运载火箭中用1460合金制作了长26m,直径6.5m的超低温燃料储箱,麦道公司的X-33运载火箭验证机DC-AX中,也采用了俄罗斯制造的长2.1m,直径2.43m的液氧储箱,图别列夫设计局计划用1460合金在图 156飞机上制造三64材料工程/2001年5期个液化天然气的低温储箱~这种箱子长6m~直径1m~厚度6mm~安装在机身下~是飞机上的承力结构O此外~图别列夫设计局还计划在更先进的图-204~图-334飞机的低温燃料箱上使用1460合金制造O 美国的Reynolds金属公司和Martin Maritta公司(现为Lookheed Martin公司)合作~也在20世纪S0年代后期开发出了Weldalite铝锂合金系列~主要包括2094~2095~2096~2195等牌号O这些合金强度可达690MPa~其强度水平居铝合金前列O此外~Wel-dalite系列在多种焊接工艺下均可形成致密的焊缝~不易形成气孔和裂缝~其焊缝抗拉强度和断裂韧性较2219合金均提高30%左右O迄今为止~2195合金是Weldalite家族中应用最广的铝锂合金[19~20]O1994年~美国航空航天管理局(NASA)选用2195合金制作Lookheed Martin Manned Space System E航天飞机的~超轻型油箱~该油箱长46.SS m~直径S.3S m~用2195替代2219后强度提高30%~减重5%~达3400kg O上述高强可焊铝锂合金均属于Al-Cu-Li系~与第二代铝锂合金相比~其Cu/Li比高出很多~这主要是因为人们发现片状的T1相(Al2CuLi)是铝合金中最具有潜力的强化相~高Cu/Li比成分下~合金的主要析出强化相是T1而不是6/相(Al3Li)~当加入合金元素Ag后~还可大大提高合金的强度O此外对铝锂合金可焊性与合金成分的研究表明~高Cu/Li比合金的焊接性能更好O近来~全俄轻合金研究院~全俄航空材料研究院和德国的Daimler-BenZ Research and Technology (Dasa)合作~在1460合金成分的基础上加入0.5% Mg~0.3%Mn~研制成功了一种新型高强可焊铝锂合金~该合金屈服强度比1460提高5%~而延伸率提高100%~合金的断裂韧性达112MPa-m1/2(注,K O 值)~即使在S5C下暴露1000h~断裂韧性仍高达S9MPa-m1/2O它可用来替代不可焊的7075~7050合金和可焊的2219合金[21]Os结束语高强可焊铝锂合金的兴起和低各向异性厚板材的生产是近年来铝锂合金研究中取得的最大进展O这主要是因为一方面人们的兴趣已不再放在低密度上~而是更加看重Li的加入可获得好的其它性能方面;另一方面是因为人们对铝锂合金的合金化和生产~成形工艺过程进行了更加深入的研究O可以预见~随着新合金的不断涌现及成熟合金的推广应用~铝锂合金将再一次成为人们注目的焦点O而有针对性地提高合金的强塑性~韧性以及其成型加工性能如低各向异性~良好的可焊性等~将是新一代铝锂合金发展的思路O参考文献[1]R Grimes~A J Cornish~W S Miller and M A Reynolds.Metalsand Materials~19S5~1,357.[2]E J Lavernia~N J Grand.Journal of Materials Science~19S7~22,521.[3]C J Pell~B Evans~C Baker~et al.in,Proc of2nd Inter Al-LiConf~19S3,363.[4]W S Miller~J White~D J Loyd.in,Proc of4th Inter Al-LiConf.~19S7,139.[5]0Realeaux.J Inst Metals~1925~35,346.[6]E~Spuhler~A~Knoll~J G Kaufman.Met Prog~1960~79,S0.[7]中苏航空材料科研合作资料汇编~1991,52.[S]崔建忠.铝加工增刊~1997~4, 1.[9]I N Fredlyander et al.in,Proc of6th Inter Al-Li Conf~1992,1245.[10]J P Pickens~et Patent~No.5032359~1991.[11]A K~opkins~K V Jata~R J Rioja.Mater Sci Forum~1996(217-222),421.[12]邱惠中.宇航材料工艺~199S~4,39.[13]C G Bennett~D Webster.in,Proc of6th Inter Al-Li 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锂金属沉积机制引言：锂金属是一种重要的材料，在电池、合金等领域有广泛的应用。

锂金属沉积是指将锂离子还原成金属锂，并在电极上沉积形成金属锂层的过程。

了解锂金属沉积机制对于优化锂金属的沉积过程，提高电池性能具有重要意义。

一、锂金属沉积的基本原理锂金属沉积是在电解质溶液中进行的电化学反应。

当外加电压施加在电极上时，电解质溶液中的锂离子会向电极迁移。

在电极表面，锂离子会接受电子，从而还原成金属锂沉积在电极上。

锂金属沉积的反应可以用如下方程式表示：Li+ + e- → Li二、锂金属沉积的影响因素锂金属沉积的过程受到多种因素的影响，包括电极材料、电解质、溶液浓度、温度和电流密度等。

1. 电极材料：电极材料的选择对锂金属沉积过程起着重要作用。

常用的电极材料有铜、钢、锌等。

电极表面的性质会影响锂离子的迁移和沉积速率。

2. 电解质：电解质的种类和浓度也会影响锂金属沉积的性质。

常用的电解质有锂盐、有机溶剂等。

3. 溶液浓度：溶液中锂离子的浓度决定了锂金属沉积的速率。

较高的锂离子浓度可以加快锂金属沉积速度，但过高的浓度可能导致沉积不均匀。

4. 温度：温度对锂金属沉积过程的影响较大。

较高的温度可以加快锂离子的迁移速率，从而增加沉积速度。

但过高的温度可能导致溶液的挥发和电极的腐蚀。

5. 电流密度：电流密度是指单位面积上通过的电流量。

较高的电流密度可以加快锂金属的沉积速率，但过高的电流密度可能导致沉积不均匀或产生金属锂颗粒。

三、锂金属沉积的机制锂金属沉积的机制涉及到多个过程，包括锂离子迁移、电化学反应和物质传输等。

1. 锂离子迁移：锂离子在电解质中受到电场力的作用，向电极迁移。

锂离子在电解质中的迁移速率受到电解质浓度和温度的影响。

2. 电化学反应：在电极表面，锂离子接受电子，发生还原反应，生成金属锂。

这个反应是在电极表面进行的，因此电极的表面性质对反应速率有重要影响。

3. 物质传输：锂离子在电解质中的传输和反应过程中，还涉及到物质的扩散和传输。

三维纳米金刚石骨架内的稳定锂金属沉积【研究背景】锂金属负极是实现更高能量密度储能设备的关键，然而由于金属锂固有的高化学活性，易形成枝晶状锂沉积，巨大体积效应易造成内部应力波动，导致锂库伦效率低、循环寿命短，阻碍锂金属负极的实际应用。

”Monroe-Newman机械强度模型“提出增大界面剪切模量可抑制锂枝晶的生长，并为SEI、隔膜、固态电解质的设计提供一定的理论依据。

近年来，对于界面修饰的广泛研究在缓解锂枝晶的生长和SEI的破裂上取得明显的成功，然而它们都不能解决“无支撑”锂金属负极循环过程中的巨大体积变化，尤其是实际应用所需达到的3mAh/cm2高面容量（界面波动15μm）。

因此引入机械强度极高的三维框架可为锂金属沉积提供物理空间限制，在纳米尺度上压制锂枝晶的生长，并在锂金属沉积/剥离过程中保持自身结构稳定性。

【内容简介】近日，浙江大学化工学院陆盈盈教授课题组联合机械学院童哲铭教授课题组报道了选用纳米金刚石(ND)作为三维框架，利用其极高的杨氏模量“机械限域”锂金属沉积，实现高电流密度、高面容量无枝晶锂沉积。

ND-Li复合负极杨氏模量可达到30GPa，相比锂片提升6倍，Li/Li对称电池在10mA/cm2下过电位仅为60mV，Li/S电池在1C下循环500圈容量保持为607.3mAh/g。

相关成果以” Stable Li-metal Deposition via a 3D Nanodiamond Matrix with Ultrahigh Young's Modulus”为题发表在国际期刊Small Methods上。

张魏栋和范磊为本文共同一作。

【核心内容】图1 ND-Li复合负极制备方法和形貌表征。

(a)ND-Li复合负极制备原理图；(b-d)商业化ND，ND@ZnO，ND-Li复合负极SEM图；(e-f)商业化ND，ND@ZnO TEM图；(g)ND@ZnOSTEM图和对应C、Zn元素分布图；(h)ND-Li复合负极TEM图。

碳酸锂沉锂工序操作和常见问题的处理方法韩 芳(新疆昊鑫锂盐开发有限公司 乌鲁木齐830006)摘 要 阐述了在生产碳酸锂过程中沉锂工序的生产工艺原理和操作方法,以及在生产过程中出现的问题和解决方法。

关键词 沉锂工序 碳酸锂 温度 浓度 纯碱 完成液1 前 言沉锂工序是生产工业碳酸锂的最后一段工艺。

通过完成液(Li2SO4的水溶液)和碱液在容器中按一定比例混合进行沉淀反应产出固相的碳酸锂产品,再通过分离把固相碳酸锂产品与溶有大量的硫酸钠的沉锂母液分开,固相的碳酸锂产品再经过洗涤提纯、烘干去除水分,达到满足客户要求的产品。

该工序的主要目的是将物料中的氧化锂最大限度的转化成碳酸锂产品,提高沉锂率和产品提取率,提高金属回收率,从而减少物料消耗,降低生产成本,最终保证产品质量合格,满足客户的要求。

生产碳酸锂过程中的原料是:完成液:Li2O浓度在60~68g/L范围内的Li2SO4溶液。

工业纯碱:Na2CO3。

碱液:浓度在340~360g/L范围内的Na2CO3水溶液。

2 沉锂原理沉锂工序是利用碳酸锂在水溶液中的溶解度远远小于硫酸锂和硫酸钠,将完成液中的锂以碳酸锂的形式沉淀下来,从而获得碳酸锂产品,化学反应:Li2SO4+Na2CO3Li2CO3 +Na2SO4表1 几种化合物的溶解度 %温度()20406080Li2CO3 1.33 1.17 1.010.85Li2S O434.232.831.930.7Na2SO4-48.845.543.7从表1可以看出,三种化合物的溶解度都是随温度升高下降的,但在相同温度下,碳酸锂的溶解度远远小于硫酸锂和硫酸钠。

这就是说,要获得较高的沉锂率,在沉锂时要求趋于沸腾的温度,会取得较好的效果。

3 沉锂工序的操作和技术要求先取样或用比重计测出完成液的浓度,按计算公式计算完成液加入量。

将碱液储槽中过滤好的350 g/L左右的碱液加入到沉锂槽,开蒸汽阀加温,待槽内碱液沸腾后,缓慢加入完成液,流速以每分钟加入完成液总量的2%控制,同时,要保持槽内物料温度在95以上。