高强度铝合金的研究现状及发展趋势

铝合金材料的技术创新研究近年来，随着人类经济和科技的快速发展，铝合金作为一种轻质，强度高，耐腐蚀的材料在工业生产中得到越来越广泛的应用。

无论在航空航天、高铁制造还是汽车制造等方面，铝合金材料的应用都已经成为产业发展的必备品。

铝合金材料的技术创新研究是当前工业经济发展的重要方向。

技术创新可优化生产流程，提升产品品质，降低生产成本，从而提高市场竞争力。

更重要的是，技术创新不仅能带来经济效益，还能带来社会效益，为绿色环保型产业发展做出不可替代的重大贡献。

一、铝合金材料的性能优势铝合金作为一种轻质，强度高，导电性能好以及耐腐蚀性能强的材料，在工业生产中的需求越来越大。

铝合金由于具有以下优势，已成为高档民用和工业制品、建筑材料以及国防工业的首选材料。

1. 轻量化铝合金密度小，与普通钢铁比相差三分之一，是轻量化制造的理想原材料。

2. 耐腐蚀性强铝合金稳定性好，易生成一层氧化膜，使得表面不易被氧化而呈现出较强的抗腐蚀能力。

3. 导电性好铝合金导电性好，是电子、电器、仪器、仪表、设备等领域中的重要材料。

4. 强度高铝合金材料的强度高、韧性好，可以满足同一用途下同样要求下的材质轻便的要求，特别适用于制造航空航天、汽车、高铁等领域。

二、铝合金材料的技术创新方向铝合金材料的技术创新方向主要包括以下几个方面：1. 精细晶粒化技术精细晶粒化技术的应用主要是为了提高铝合金材料的强度和韧性。

这种技术可以通过控制晶粒尺寸，增强材料的内部力学织构，提高材料的性能。

2. 新型制造技术新型制造技术主要包括热挤压、锻造等和钢铁、铜、硬质合金等材料的复合制造技术。

这些技术的应用可以提高铝合金材料的强度和刚性，以及提高其热处理性。

3. 表面处理技术表面处理技术主要是指激光表面处理技术和电化学表面处理技术。

这些技术的应用可以改善铝合金材料的表面粗糙度，提高其表面的硬度和耐磨性，以及其高温和低温性能等。

4. 其他铝合金材料的技术创新方向还包括新型铝合金线材的研制、铝合金激光焊接技术的开发以及特殊形状铝合金材料的应用等。

铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势发布时间：2022-11-08T07:23:33.659Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：袁江[导读] 铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。

新疆乌鲁木齐石化公司检维修中心维修二车间新疆乌鲁木齐 830019摘要：长期以来，铝合金激光焊接是科研院所和企业持续进行技术研究和应用的难点和热点领域，随着市场对结构轻量化需求的持续增长，以及国产高功率激光器、激光头产品逐渐发展成熟，激光焊接系统成本呈现下降趋势。

在此背景下，限制铝合金激光焊接应用扩大的关键瓶颈将由成本投入向焊接工艺转变，突破新型/难焊铝合金材料、以及厚板复杂结构在特定应用场合的激光焊接工艺将成为铝合金激光焊接技术的发展趋势和应用增长的动力源泉。

关键词：铝合金；激光焊接；焊接工艺；应用铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。

近年来，激光焊接作为高效率、低热输入、高柔性的高质量连接技术在国内市场获得越来越多的关注和应用。

铝合金激光焊接技术的应用和发展主要受到三方面因素的影响：一是铝合金材料的发展，材料的焊接性与满足应用条件的强塑性、耐蚀性等性能提升；二是激光焊接工艺研究与焊接质量评估的成熟度；三是激光焊接设备，包括激光器的快速发展，以及激光束的输出形式、调控方式的多样化等。

在上述基础上，针对不同行业、场景的应用需求，可供选择与搭配的激光焊接系统在成本和工艺上更具有灵活性和适用性。

1 铝合金焊接技术的研究现状1.1 传统焊接技术铝合金的传统焊接技术包括TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等。

这些技术的焊接工艺已经比较成熟，现阶段的研究重点在于改善与创新。

1998年由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪TIG焊，可以不用填充焊丝，并能增加熔深；芬兰Kemppi公司2001年在市场上推出的一款全数字化脉冲（double pulse）MIG焊机Kemppi pro Evolution，使得送丝速度与脉冲频率相适应从而提高焊接质量；美国航空航天管理局（NANA）对变极性进行了大量的研究，成功研制了以变极性等离子弧焊工艺（VPPAW）为核心的焊接技术和相应的设备，并成功地实现了厚板铝合金构件的焊接。

铝合金的领域研究及前沿前景1 前言经过对铝合金化学成分的组成与优化，铝合金型材的铸造工艺、热挤压加工工艺和人工时效工艺进行优化，形成了合理的工艺路线和工艺流程。

在此工艺路线和工艺流程的指导下生产出的铝合金型材强度高、延伸率大，延展成型性能好，且具有良好的抗腐蚀性能，已突破普通铝合金建筑材料的应用范围的局限，除应用于铝合金建筑门窗、幕墙外，可用做高层建筑的阳台护栏、栅栏、交通护栏、指示牌、广告牌，以及交通运输设施，汽车、高速列车、航空航天、船舶、军工以及大型建筑结构等领域。

因其良好的耐腐蚀性能，不仅可以杜绝碳素钢，铸铁护栏因生锈而带来的反复维护的成本与烦恼，且表面多彩化，可与建筑群、建筑小区的人文环境效果匹配，大大丰富了建筑物的外立面，增强建筑的整体美感。

目前，该项成果正在进一步向交通高速公路护栏、汽车等行业渗透推广。

2 论文部分一铝合金的发展前景2.1 铝合金在汽车领域应用前景广阔铝合金的优良特性以及节能、环保、安全的三大汽车技术发展主题确定了铝在汽车行业应用的美好前景，特别是以宝马、奔驰、卡迪拉克等品牌为代表的高档轿车的引进，为铝合金的应用提供了新的市场。

在近期和不久的将来，汽车工业将加快对钢制产品的替代工作，并渴望在如下方面取得进展：1、全铝车身，包括美国福特、通用、日本本田、德国奥迪的概念车车身已经大量采用铝合金，与钢结构相比，重量减轻40％以上；2 、底盘结构件及支架和悬挂类零部件；3、储气罐，后保险杠；4、新材料的开发，为铝合金应用领域的扩展提供了可能。

如德国开发成功的泡沫铝材AFS(aluminumfoamsandwich)具有高的刚度／重量和强度／重量之比，能够有效吸收冲击能，具有防震防噪音、易于回收等特点，在车门立柱，保险杠，门侧防撞杆、前防撞梁、军车上的防爆板、轿车发动机零部件等方面拥有极强的应用前景；5、铝镁合金、铝钛合金在汽车车轮、电器件、内饰件等方面的应用也正在逐步扩大。

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。

铝合金材料的力学性能研究及其应用铝合金是一种高强度、轻量、耐蚀、可加工性好的金属材料，因其优良的力学性能和广泛的应用场景，被广泛应用于各个领域，如航天、航空、汽车、建筑等。

本文将探讨铝合金的力学性能研究及其应用。

一、铝合金的力学性能研究1.1 强度与韧性的关系铝合金的强度和韧性是其最重要的力学性能指标。

通常情况下，随着铝合金强度的提高，其韧性却会下降。

这是因为强度和韧性是在材料中的微观缺陷影响下产生的。

当铝合金中存在一些缺陷时，其强度会得到提高，但韧性却会下降。

因此，如何平衡强度和韧性是铝合金材料研究的核心问题。

1.2 微观缺陷的影响铝合金材料的微观缺陷包括裂纹、孔洞、夹杂物等。

这些缺陷会对铝合金的强度、韧性、塑性和断裂韧性等力学性能产生影响。

因此，在铝合金材料的研究中，需要针对这些微观缺陷进行微观结构分析，以了解其对材料力学性能的影响。

1.3 变形机理的探究在铝合金的加工过程中，变形机理是影响其力学性能的重要因素。

变形机理的不同会导致材料的结构和力学性能的变化，因此需要进行深入的研究。

目前，常用的变形机理包括晶界滑移、薄层滑移、晶内滑移、蠕变等。

二、铝合金的应用2.1 航空航天领域铝合金作为一种轻量、坚固、耐腐蚀、可靠的材料，广泛应用于航空航天领域。

例如，飞机外壳、引擎零部件、机翼等都采用铝合金材料制作。

在航天领域，铝合金也被广泛应用于卫星、火箭等航天器上。

2.2 汽车工业铝合金作为一种新型的汽车轻量化材料，广泛应用于汽车制造领域。

特别是在现代电动车的发展中，铝合金发挥了重要作用。

由于铝合金具有轻量、高强度、耐腐蚀等特点，可以降低汽车的重量和燃油消耗，提高汽车的安全性能和驾驶体验。

2.3 建筑领域在建筑领域，铝合金被广泛应用于门窗、幕墙、铝板材料等建筑材料中。

由于铝合金具有优良的耐腐蚀性、强度高、加工性好等特点，可以满足建筑材料对材料性能的要求。

2.4 家电行业铝合金作为一种耐腐蚀、高强度、可加工性好的材料，在家电行业中也有广泛的应用。

高性能铝合金新材料开发建议书当今社会，铝合金材料因其优异的性能和广泛的应用前景，已经成为工业领域中的重要材料之一。

然而，传统的铝合金材料在某些方面还存在着一定的局限性，无法满足现代工业对材料性能的更高要求。

为此，我们提出开发高性能铝合金新材料的建议。

一、背景与意义随着科技的不断进步和工业的快速发展，对铝合金材料的性能要求也越来越高。

传统的铝合金材料在强度、硬度、耐腐蚀性等方面已无法满足部分高端领域的需求。

因此，研究和开发高性能铝合金新材料具有重要的现实意义和广阔的市场前景。

二、目标与任务高性能铝合金新材料开发的目标是：提高材料的强度、硬度、耐腐蚀性等性能，拓宽其应用领域。

具体任务如下：1.研究并确定新材料的成分设计，通过合理的元素配比，实现材料性能的优化。

2.探索合适的制备工艺，包括熔炼、铸造、轧制、挤压等，确保材料的微观结构和性能的稳定。

3.对新材料进行性能测试与评估，包括抗拉强度、硬度、耐腐蚀性等，以验证新材料的性能优势。

4.开展新材料的应用研究，将其应用于实际工业领域，以拓宽其应用范围。

三、实施方案与步骤1.组成研究团队：组建一支由材料科学家、工程师、技术人员等组成的研究团队，共同开展高性能铝合金新材料的研究与开发。

2.调研与分析：收集并分析国内外高性能铝合金的研究现状和发展趋势，明确研究方向和目标。

3.成分设计：根据性能要求，设计合理的元素配比，进行小批量试验，优化材料成分。

4.制备工艺研究：探索并确定合适的熔炼、铸造、轧制、挤压等工艺，确保材料的微观结构和性能的稳定。

5.性能测试与评估：对新材料进行性能测试与评估，包括抗拉强度、硬度、耐腐蚀性等，以验证新材料的性能优势。

6.应用研究：开展新材料的应用研究，将其应用于实际工业领域，以拓宽其应用范围。

四、预期成果与效益1.预期成果：成功研发出高性能铝合金新材料，实现材料性能的优化，满足现代工业对材料性能的更高要求。

2.经济效益：高性能铝合金新材料的开发和应用将带来显著的经济效益，降低生产成本，提高产品竞争力。

7075系铝合金的国内外发展现状及趋势摘要：Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是目前航空航天上的主要受力构件。

本文就其热处理方式、强化机制进行概述；对其国内外发展现状进行介绍，并对其今后发展趋势大胆地展望。

关键词：7075 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金国内外发展现状0 前言铝作为地壳中储量最多的元素之一，约占地壳总质量的8.2wt%，由于铝在大气总比较活泼，其通常以氧化物的形式存在，而在Al2O3中提取Al通常采用的是电解法，提取比较困难，所以铝的发展历史迄今都不超过200年。

当年，英国皇家学会为表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。

当前随着航空航天技术飞速发展，铝合金及其复合材料因其比强度较高，优良的抗腐蚀能力，优异的成形性能在航空航天上得到广泛的应用。

7075（Al-Zn-Mg-Cu）系超硬铝合金是上个世纪40年代末最早应用于飞机上的铝合金材料，之后，通过添加其它种类合金元素，改变其合金元素的含量以及改变其热处理工艺得到诸多性能优良的航空航天材料。

别士强等人在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中添加Ni进行研究，结果表明，0.25%的Ni含量在该合金中除中和铁生成Al9FeNi 相外, 还生成了强化相Al7Cu4Ni , 在时效过程中起沉淀硬化作用。

1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是目前强度最高的一类铝合金，其强度500~700MPa，在加上其优良的工艺性能，使得它成为航天航空工业上重要的结构材料。

它是在Al—Zn—Mg 系合金的基础上发展起来的，属于可热处理强化铝合金，其屈强比高，比强度也很高，但塑性较低，耐蚀性相对于纯铝较差，疲劳强度也不高，通常提高其耐蚀性采用包铝的方式。

使用温度高于 120℃时会急剧软化，其中固溶体分解，弥散相急剧长大。

其化学成分主要为：化学成分/%,不大于其他杂质/%,不大于2 Al-Zn-Mg-Cu 系铝合金的热处理方式Al-Zn-Mg-Cu 系超硬铝合金通常采用退火、淬火、时效（固溶加时效）的工艺进行热处理，从而得到较高的力学性能。

铝合金的研究现状及其在航空航天的深远发展*** 南昌航空大学飞行器工程学院摘要：作为地壳含量中最多的金属，凭借自身的优越的化学性质，使得它在现实生活中得到广泛应用，除了生活中常见的铝合金窗户，门等普通一般的工具。

随着社会的发展和技术的提高，科学家们对铝合金的研究越来越深入，越来越透彻，其在先进领域方面的应用也越来越广泛，不管是航空还是航天，我们都可以看见它的影子。

但这远不是对铝合金研究的结束，而是开始！关键词：铝合金、现状、航空航天、深远发展。

1、引言：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，原子序数为13，原子量为26.98，原子体积为(立方厘米/摩尔)：10.0，面心立方结构，熔点660℃，密度2.702，地壳中含量（ppm）：82000 。

纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的1/3，但强度比较高，接近或超过优质钢，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。

抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。

铝合金的主要分类，包括以下九种：一系:1000系列铝合金代表1050、1060 、1100系列。

在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。

纯度可以达到99.00%以上。

由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。

目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。

二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。

2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。

2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。

三系:3000系列铝合金代表3003 、3A21为主。

铝合金轻量化材料及其应用研究铝合金是一种重要的轻量化材料，具有较高的强度、良好的加工性能和优异的耐腐蚀性，被广泛应用于航空、汽车、手机、电子设备等领域。

本文将对铝合金轻量化材料及其应用进行研究，并探讨其现状、挑战和未来的发展方向。

一、铝合金轻量化材料的现状及特点铝合金轻量化材料具有重量轻、强度高、可回收等特点，是替代传统材料的理想选择。

当前，常见的铝合金轻量化材料主要包括6061铝合金、7075铝合金和2024铝合金等。

这些材料通过合金化、热处理和加工工艺的改进，可获得良好的硬度、强度和韧性，满足不同领域的需求。

二、铝合金轻量化材料在航空领域的应用航空领域对材料的要求非常严苛，轻量化是提高航空器性能的重要手段。

铝合金轻量化材料在航空领域有广泛的应用。

例如，使用铝合金材料能显著降低飞机的整体重量，提高燃油效率和航程能力，同时保证航空器的结构强度和安全性能。

此外，铝合金材料还可以应用于航空航天设备、卫星和导弹等领域，为航空技术的发展做出了重要贡献。

三、铝合金轻量化材料在汽车领域的应用汽车工业是铝合金轻量化材料的另一个重要应用领域。

轻量化可以提高汽车的燃油经济性、环保性和驾驶性能。

铝合金材料的应用可以减轻汽车总重量，提高动力性能和操控性能，并提高整车的碰撞安全性。

汽车制造商们正在积极开发新型铝合金材料，如高强度铝合金和铝镁合金，以满足不同车型和性能需求。

四、铝合金轻量化材料在手机领域的应用手机的轻薄化是当前手机行业的主要发展方向之一，铝合金材料的应用正成为实现这一目标的重要手段。

铝合金材料具有重量轻、强度高、导电性好等特点，可以提供手机的结构支撑和美观外观。

此外，铝合金材料还具有良好的散热性能，能有效解决手机在高性能运行时的温度问题。

五、铝合金轻量化材料的挑战及未来发展方向尽管铝合金轻量化材料具有众多优点，但也存在一些挑战。

首先，铝合金的制备过程较为复杂，需要高技术水平和昂贵的生产成本。

其次，铝合金的强度和耐蚀性仍有改进空间，需要进一步研究和探索新的合金配方和加工工艺。