新型铝合金材料的研制与应用

耐热铝合金导线的发展和应用

摘要：介绍了耐热铝合金导线的特点，生产工艺及应用情况，同时指出了研发新型耐热铝合金导线需注意的技术问题。

关键词：耐热铝合金 高强度 高导电率

0 引言

应用研究表明[1，2]，采用耐热铝合金导线的新建线路既可以大幅增加线路的输送容量，同时较普通导线线路可以节省5%～8%的投资。由于耐热铝合金导线在超高压线路和大跨越线路上运行效果良好，因此其已经被广泛采用。使用较为广泛的耐热铝合金导线按导电率分主要有58%、60%、55%iacs等几档[3]。

1 耐热铝合金生产工艺

目前，耐热铝合金导线的生产主要采用连铸连轧技术。生产工艺如下：①选料：材料的al含量应该大于99.5%。②添加合金元素：zr元素可以细化晶粒，提高合金的抗蠕变性能[4]和力学性能等[5，6]，但会降低导电率；ti元素可细化晶粒；fe、mg、si等元素可提高合金强度。③浇注工艺：为去除杂质，铝液在进入浇包前需进行过滤[7]。浇注时需调整冷却方式和铸造速度以获得均匀的组织，防治缩孔、开裂、冷隔等铸造缺陷[8]。④均匀化处理：为使导线获得高强度、强耐热性和高电导率[9]，zr需以zral3弥散质点均匀的分布在晶粒内部。⑤轧制：通过轧制使金属的形状、尺寸和性能发生改变[10]。⑥拉制：轧制铝合金线材经过模具，使其长度增大、截面积减小的拉伸加工过程[11]。⑦人工时效处理：时效处理

可以提高合金的强度和导电率[12]，同时析出适量的第二相，可以有效地增加蠕变裂纹扩展抗力[13]。⑧绞制：通过盘式或笼式绞线机将多根耐热铝合金单线与钢芯（钢绞线）绞制成钢芯耐热铝合金导线。

2 生产耐热铝合金导线的技术问题

2.1 添加zr对导电率的影响。添加zr会降低合金的导电率，因此为了提高导电率，应采用适当的热工艺使使zr以al3zr析出质点的形式存在，减少α（al）固溶体。

铝合金在船舶和海洋工程中的应用

摘要：在我国海洋事业快速发展的背景下，船舶业也逐渐发展起来，为了更好地提升船舶和海洋工程运行的稳定性，就需要将铝合金融入到船舶制造中。铝合金具有重量轻、建设流程简单等优点，其能够更好地提升船舶运行的效率，而在现代化制造业不断发展的过程中，一些新型的复合铝合金材料也逐渐运用到船舶制造中，进而使得船舶的性能大大提升。本文将对铝合金在船舶和海洋工程中的应用路径进行分析。

关键词：铝合金；船舶；海洋工程；性能

引言

选择具有良好性能的制造材料，使其具有很强的抗腐蚀能力、韧性和强度，这是船舶制造企业必须考虑的问题。铝合金的延展性和整体轻度能够更好地提升船舶行航行的效率，同时其在制造的过程中也具有良好的性能，因此在当前的船舶制造工艺中铝合金的运用频率也相对较高。近年来，随着我国海洋工程和船舶工业的快速发展，制造企业不断加大新材料的研究与开发力度，积极将铝合金等复合型材料融入到船舶制造和海洋工程建设中，进而为推动行业的可持续性发展奠定良好基础。

1铝合金的特点分析

铝合金在工业化生产的过程中，大量应用于各行各业，也是目前应用最为广泛的一种有色金属材料，铝合金可用于航天制造、汽车制造、船舶制造等领域。由于经济水平的快速提高，部分铝合金的材料性能也逐渐得到提高，对焊接要求也越来越高，铝合金材料密度小，但强度高，这些铝合金将与其它优质钢结构相类似，应用于某些机械加工中，可大大降低机械自重。铝合金还具有极强的塑性，可以实现与其它材料的融合加工，形成新材料。铝是一种腐蚀、导热、导电的金属材料，采用热处理工艺技术对合金进行处理，可以明显改善现有机械设备的性能，提高设备利用率。 2铝合金在船舶和海洋工程中的应用

2.1铝合金在船舶和海洋工程应用的性能分析

铝合金具有很强的耐腐蚀性能，焊接性能更好，强度更高，将其运用于船舶制造和海洋工程建设还可以应付各种复杂航行环境。一般来说，船舶制造企业选用的材料有铝镁合金、铝镁硅合金、铝锌镁合金等，目前使用较多的是铝合金。铝合金经特殊处理后，能进一步提高抗腐蚀性能，同时也能适应航行时潮湿的环境。除此之外，在海洋工程建设的过程中还对船体材料的强度、耐蚀性具有较高的要求，因此在船舶不同部位的制造上将需要依据使用方式选用不同硬度和抗腐蚀性的铝合金。期间在船体整体硬度要求较高的部位将可以选用6000铝合金，另外，7000铝合金还可用于部分船用结构体，这种铝合金的性能强度较高，可用于甲板。同时为了拓展铝合金产品的应用范围，船舶制造企业也需要对铝合金焊接材料进行检验，以此使其能够在焊接的过程中能够保持稳定的性能，进而为提升船舶稳定性奠定良好基础。

铝合金材料在桥梁工程中的应用

摘要 铝合金具有重量轻、耐久性好以及容易加工等特点，应用于桥梁工程中具有很大的优势。本文研究了铝合金的材性力学特征，分析了铝合金作为一种新型建筑材料应用于桥梁工程中的优点。在此基础上回顾了国外铝合金桥梁的主要发展历程，阐述了铝合金桥梁的现状。最后讨论了铝合金材料应用于桥梁工程需要进一步研究的几个主要问题。

关键词 铝合金，桥梁工程，应用，综述

铝合金在世界范围内新建或桥梁维修中的应用已经有了很长时间的历史。相比较而言，我国在该方面的研究基本上还是处于空白状态。本文研究了铝合金材料的材料力学特性，详细分析了铝合金应用于桥梁的优点，回顾了世界范围内铝合金桥梁的发展历程并对其现状进行了阐述，最后讨论了铝合金在桥梁中的应用需要进一步研究的问题。

1 铝合金的材料力学特性

1.1 主要力学性能指标

目前，目前用于建造或修复铝合金桥梁的铝合金有多种如6061-T6型铝合金和高强度铝合金型材70XX-T6系列等。本文主要介绍工程中比较常用的6061-T6型铝合金的材料力学性能。 我国《铝合金建筑型材》（GB5237-2000）、现行美国铝合金结构设计规范和欧洲规范给出的相同类型铝合金材料主要力学性能指标见下表。文献[5]实测得到的铝合金材料材性指标值也见表中。可以看出，各规范给出的铝合金材料主要力学性能指标值差别不大。（如表1）

1.2 应力-应变曲线

单向拉伸试验表明，铝合金材料存在明显的线弹性阶段；当拉应力接近屈服强度时，材料的弹性模量急剧降低，但没有出现类似低碳钢的屈服平台而是直接进入了强化阶段。图1是实测得到的两条铝合金材料的应力-应变曲线。可以看出，铝合金材料的应力-应变曲线呈现非线性连续性，这与钢材有所不同，必须采用更为复杂的模型才能实现对铝合金结构的精确分析。

Ramberg-Osgood模型是一个能够比较理想描述铝合金材料本构关系的解析模型，如下式所示：

2 铝合金材料应用于桥梁工程的优点

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-highstrength 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)02-0060-12

Research progress and development tendency of ultra-high