下载文档原格式
超高强铝合金研究进展与发展趋势
邢清源;臧金鑫;陈军洲;杨守杰;戴圣龙
【期刊名称】《航空材料学报》
【年(卷),期】2024(44)2
【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。
【总页数】12页(P60-71)
【作者】邢清源;臧金鑫;陈军洲;杨守杰;戴圣龙
【作者单位】中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所;北京市先进铝合金材料
及应用工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.21
【相关文献】
1.7×××系超高强铝合金的强韧化研究进展及发展趋势
2.高强耐热6×××系铝合金的研究现状及其发展趋势
3.Al-Zn-Mg-Zr高强度铝合金超塑性的研究(Ⅰ)——制取工艺、超塑性力学特性及显微组织
4.Al-Zn-Mg-Zr高强度铝合金超塑性的研究(Ⅱ)——超塑性变形过程中显微组织的变化
5.超高强7XXX系铝合金的研究现状及发展趋势
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高强度铝合金的研究现状及发展趋势作者：沈国柱来源：《科技经济市场》2016年第03期摘要：高强度铝合金有着密度低、强度高、焊接性能好的特点，在我国工业领域中得到了广泛的应用，有效地推动了我国社会经济的发展。
本文就高强度铝合金的研究现状及发展趋势进行了相关的分析。
关键词：高强度铝合金；研究；发展趋势0 引言高强度铝合金作是重要的轻质高强结构材料，它抗拉强度、韧性以及耐腐性都较高，在我国当前社会发展过程中有着较为广阔的应用前景。
近年来，高强度铝合金被广泛地应用于航空工业以及民用工业等领域，已成为航空工业的主要结构材料之一，有效地推动了我国航空事业的发展。
高强度铝合金作为一种高性能的材料，为了促进这种高强度铝合金的发展，就必须加大研究，研发出性能更好的铝合金材料，进而为我国现代化事业的发展提供保障。
1 高强度铝合金的介绍高强度铝合金是将一些微量稀土原料加入到高品质的原铝中，以此来提高原铝的强度，如抗拉强度、导电性、延展性、耐腐蚀性等。
如将硅、锶等少量元素按特定比例加入铝中就是A356铝合金，专用于汽车铝轮毂的铸造。
将其它特定的稀土加入铝中，可产出用于铸造铝导线、飞船、飞机、某些武器等的零部件的特种铝合金。
高强度铝合金具有密度小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点，在我国当前社会发展过程中有着不可替代的作用，尤其是我国航天事业，已成为我国航空工业的主要结构材料之一。
2 我国高强度铝合金发展现状就我现阶段的发展水平来看，受科技以及经济水平的制约，高强度铝合金的研究开发起步比较晚，而随着我国科技以及经济水平的提高，我国对高强度铝合金的研究也越来越深入，并取得了一定的成绩。
在20世纪80年代，在我国东北轻合金加工厂以及北京航空材料研究所研制出了M-Zn-Mg-Cu系高强高韧铝合金，使得我国高强度铝合金的研究进入了一个新的阶段，并逐渐转入到实用化阶段，如：7075、7175以及7050等系类产品已经被应用于各种航空器机构件的制造。
《高强铝合金超高周疲劳特征研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，高强铝合金因其优异的力学性能和良好的加工性能，在航空、航天、汽车、轨道交通等领域得到了广泛应用。
然而，这些构件在使用过程中常常需要承受超高周次的疲劳载荷，因此，对高强铝合金的超高周疲劳特征进行研究，对于提高构件的疲劳性能和延长使用寿命具有重要意义。
二、高强铝合金概述高强铝合金具有较高的强度、良好的塑性和耐腐蚀性，广泛应用于各种工程领域。
其优越的力学性能主要源于其独特的微观组织和晶体结构。
然而，高强铝合金在承受长期、高周次的疲劳载荷时，其性能会受到显著影响。
因此，对高强铝合金的超高周疲劳特征进行研究显得尤为重要。
三、超高周疲劳特征研究1. 试验方法本研究采用先进的疲劳试验机对高强铝合金进行超高周次的疲劳试验。
试验过程中，记录了应力-时间曲线、应力-应变曲线等数据，并观察了试样在疲劳过程中的表面形貌变化。
2. 疲劳性能分析通过对试验数据的分析，我们发现高强铝合金在超高周次疲劳过程中表现出以下特征：（1）应力-时间曲线和应力-应变曲线呈现出明显的非线性特征，表明材料在疲劳过程中发生了显著的塑性变形。
（2）随着疲劳周次的增加，试样表面出现微裂纹，并逐渐扩展，最终导致试样断裂。
这些微裂纹的扩展速率和方向受材料内部微观组织的影响。
（3）高强铝合金的疲劳极限随试验条件的变化而变化。
在一定的应力水平下，存在一个临界周次，超过该周次后，材料的疲劳性能将显著下降。
3. 影响因素分析高强铝合金的超高周疲劳性能受多种因素影响，包括合金成分、微观组织、应力水平、环境条件等。
其中，合金成分和微观组织是影响材料疲劳性能的主要因素。
通过优化合金成分和改善微观组织，可以提高高强铝合金的疲劳性能。
此外，环境条件如温度、湿度等也会对材料的疲劳性能产生影响。
四、结论通过对高强铝合金进行超高周疲劳特征的研究，我们得出以下结论：（1）高强铝合金在超高周次疲劳过程中表现出明显的非线性特征，随着疲劳周次的增加，试样表面出现微裂纹并逐渐扩展。
0前言7×××系铝合金作为高强度铝合金的代表，由于其具有高强度、较高的韧性、良好的耐蚀性等特性被广泛地应用于航空、航天以及交通运输等领域[1]。
然而，随着产品不断迭代升级，对铝合金的强度和韧性提出了更高的要求。
对于7×××系可热处理强化铝合金来说，时效工艺可以有效地改善合金的强度和韧性，从而满足材料的强韧性需求[2-3]。
目前许多学者也对7×××系铝合金时效工艺进行了研究。
石峰、张志超[4]等人研究了时效工艺对合金应力腐蚀的影响，结果发现：单级时效的7×××系铝合金具有较高强度，但对应力腐蚀较为敏感；双级时效可以改善合金的应力腐蚀敏感性，但大幅度降低了合金的强度；三级时效兼顾了单级时效和双级时效的优点，能够满足各领域对合金强度、韧性以及应力腐蚀的综合需求。
戴晓元、熊超宇[5]等人研究了固溶与时效处理对7×××系铝合金淬透性的影响，结果发现，双级时效处理相比单级处理可以形成高密度GP区，并且在随后的过程中转化成具有强化效果的η'相，分布更加均匀，减小了合金不同部位的性能差异；经回归再时效处理后适当减小冷却速度也能有效提高合金性能的均匀性，改善淬火敏感性。
通过改变时效工艺可以使7×××系铝合金中的析出相发生变化，从而改善合金的性能。
施娟娟、陈忠家[6]等人研究了回归再时效对7×××系铝合金强度及耐腐蚀性能的影响，适当的回归再时效工艺既使合金的强度得到提高，又可大幅度提升合金耐腐蚀性能。
随着回归温度与回归时间的增加，合金强度先增大后减小，在190℃/20min回归时达到峰值702.2MPa，而耐腐蚀性能则持续增加。
回归温度在210℃以上时虽然耐腐蚀性增加明显，但是却损失了部分强度。
中南大学的韩念梅、张新明[13]等人研究了150℃、170℃、190℃下回归再时效对7050铝合金强度和时效工艺对新型超高强高韧7A56铝合金厚板组织和性能的影响董浩，周华，罗鹍，陈可，赵藤（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）摘要：研究了单级时效和三级时效工艺对新型超高强高韧7A56铝合金厚板组织和性能的影响。
2007年 9月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING September 2007收到初稿日期：2006-09-16；收到修改稿日期：2006-12-08 基金项目：国家“863”项目（2001AA332030）作者简介：李 海，男，1973年生，博士，江苏工业学院材料科学与工程系，江苏 常州 213016，E-mail: Lehigh_73@时效状态对7000系超高强铝合金微观组织和慢应变速率拉伸性能的影响李 海1,2，王芝秀1，郑子樵2(1. 江苏工业学院，江苏 常州 213016) (2. 中南大学，湖南 长沙 410083)摘 要：采用常规拉伸和慢应变速率拉伸方法测试了Al-9.88Zn-2.40Mg-2.32Cu-0.12Zr 铝合金在T6，RRA 及T73时效状态下的力学性能和抗应力腐蚀性能，并通过SEM 和TEM 观察了慢应变速率拉伸断口形貌及析出相特征。
TEM 结果表明，T6，RRA 和T73时效状态的晶内析出相分别以GP 区＋η’相、η’相＋η相、η相为主，并且晶内和晶界析出相尺寸以及晶界PFZ 宽度依次增大；同时晶界析出相逐渐由长条状连续分布逐渐转变成球状不连续分布。
这些微观组织特点使得3种时效状态下实验合金具有不同应力腐蚀开裂倾向、常规拉伸性能和断口形貌特征。
关键词：超高强铝合金； 微观组织； 慢应变速率拉伸； 断口形貌中图法分类号：TG 146.4 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2007)09-1634-051 引 言7000系Al-Zn-Mg-Cu 超高强铝合金具有优良的 比强度、比刚度及加工性能，在航空工业获得广泛应用[1]。
近年来，为了进一步提高该系合金强度性能，人们采用降低Fe ，Si 杂质含量，增加Zn ，Mg 主合金元素含量及调整其比例的方法，开发出Zn 含量在8%左右的7055合金，该合金经专利T77时效工艺处理，拥有良好的强度、韧性及耐蚀等性能，在Boeing 777客机上获得应用[2]。
Zr在7050铝合金中的分布形式及其对组织的影响周静;丛福官;曹永亮;林森;白晓霞【摘要】综述了Zr在7050铝合金中不同加工及热处理状态下存在的四种形式,均匀化处理对Zr的析出状态影响,以及含Zr相对板材再结晶组织的影响规律.利用分级均匀化处理,可以调节含Zr相的存在状态,能更好地发挥Zr的抑制再结晶作用.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2015(043)004【总页数】5页(P17-20,54)【关键词】7050铝合金;Zr;显微组织;存在形式【作者】周静;丛福官;曹永亮;林森;白晓霞【作者单位】东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060【正文语种】中文【中图分类】TG146.217050铝合金是高强铝合金，因其密度小、比强度高、可加工性强等特点被广泛应用于航空航天、武器装备、车辆、机械设备等领域［1-4］，主要用作承载的结构材料。
1956年，苏联学者Frindlyander首次在铝合金中添加Zr用以替代Mn和Cr［5］，此后Zr作为铝合金组织细化、提高热稳定性等多种功效的微量元素，在铝合金中得到广泛应用［6-10］。
近些年国内外学者对Zr在不同铝合金中对组织性能、淬火敏感性、再结晶等的作用进行了较为系统的研究［11-15］。
本文根据不同学者以及笔者的研究结果，从Zr在典型7050铝合金中的存在形式、分布状态、热处理对Zr的影响及Zr对再结晶的影响等方面进行了综述，以供同行参考。
1 Zr在铝合金中的存在形式Zr作为微量元素添加到铝合金中，在不同加工及热处理状态下有四种不同的存在形式:①固溶在铝合金基体中;②生成粗大的初生Al3Zr相;③形成亚稳态的Al3Zr(L12)相;④形成平衡态的Al3Zr相。
《铝镁系合金强韧性能及焊接性能研究》篇一一、引言铝镁系合金作为一种轻质高强度的金属材料，因其良好的机械性能、耐腐蚀性以及加工性，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
本文旨在研究铝镁系合金的强韧性能及焊接性能，为该类合金的进一步应用提供理论支持。
二、铝镁系合金的强韧性能研究1. 合金成分对强韧性能的影响铝镁系合金的强韧性能主要取决于其合金成分。
镁元素的添加可以显著提高铝合金的强度和韧性。
此外，合金中其他元素的含量也会对强韧性能产生影响。
例如，铜、锰等元素的添加可以进一步提高合金的强度，而锌元素的添加则可以改善合金的耐腐蚀性。
2. 热处理工艺对强韧性能的影响热处理工艺是提高铝镁系合金强韧性能的重要手段。
通过固溶处理、时效处理等工艺，可以使得合金中的元素充分溶解、析出，从而提高合金的强度和韧性。
此外，热处理工艺还可以改善合金的微观组织结构，提高其耐腐蚀性和耐磨性。
三、铝镁系合金的焊接性能研究1. 焊接方法及工艺参数的选择铝镁系合金的焊接主要采用熔化焊、压力焊和钎焊等方法。
针对不同的合金成分和厚度，需要选择合适的焊接方法和工艺参数。
在焊接过程中，应控制好焊接速度、电流、电压等参数，以保证焊缝的质量。
2. 焊缝的强韧性能及耐腐蚀性铝镁系合金焊缝的强韧性能和耐腐蚀性是评价焊接性能的重要指标。
研究表明，通过合理的焊接工艺和热处理工艺，可以使得焊缝的强度和韧性达到甚至超过母材的水平。
同时，焊缝的耐腐蚀性也可以通过合理的合金成分设计和表面处理来提高。
四、实验研究及结果分析为研究铝镁系合金的强韧性能及焊接性能，我们进行了以下实验：首先，制备了不同成分的铝镁系合金试样，并通过拉伸试验、冲击试验和硬度试验等方法测试其强韧性能；其次，采用不同的焊接方法和工艺参数对合金进行焊接，并对焊缝的质量和性能进行评估。
实验结果表明，铝镁系合金具有良好的强韧性能和焊接性能。
通过合理的合金成分设计和热处理工艺，可以进一步提高其强韧性能和耐腐蚀性。
收稿日期:2005-05-20第一作者简介:徐崇义(1970-),男,陕西韩城人,工程师。
2@@@系铝合金强韧化的研究与发展徐崇义,李念奎(东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060)摘要:评述国内外近几十年来用传统熔铸方法制造的高强高韧铝合金的研究和发展过程,以及为提高其性能而开发的各种新技术,简要介绍了高强高韧铝合金的研究发展方向。
关键词:2@@@系铝合金;高强度;高韧性;合金化元素中图分类号:TG146.21 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2005)08-0013-05Development and Research of Strengthening andToughening of 2@@@Aluminium AlloyXU Chong -yi,LI Nian -kui(Northeast Light Alloy Co.,Ltd.,Harbin 150060,C hina)Abstract:The development and research of high strength and toughness 2@@@aluminiu m alloys are reviewed.The several new technologies for increasing strength and toughness are explained.The research direction of hi gh strength and toughness aluminium a-l loy is in troduced.Key words:2@@@aluminiu m alloy;high strength;high toughness;alloying element自从1906年Wilm 发现A-l Cu -Mg 合金时效硬化现象起,2@@@系合金就与航空业紧密地联系在一起。
3教育部科学技术研究重点项目资助(105055) 王洪:男,1966年生,博士研究生 Tel :024********* E 2mail :f137********@超高强铝合金研究进展3王 洪,付高峰,孙继红,李兴杰,姜 澜(沈阳东北大学材料与冶金学院,110004) 摘要 超高强铝合金具有很高的强度和韧性,是航空航天领域极具应用前景的结构材料。
评述了超高强铝合金的国内外发展情况,论述了铝合金的强化技术和方法,并就今后的研究开发提出了建议。
关键词 超高强铝合金 强韧化 热处理Present R esearch and Developing T rends of U ltra High Strength Aluminum AlloysWAN G Hong ,FU Gaofeng ,SUN G ihong ,L I Xingjie ,J IAN G Lan(School of Materials and Metallurgy ,Northeastern University ,Shenyang 110004)Abstract Possessing high strength and toughness ,ultra high strength aluminum alloy is a kind of structuralmaterial ,which can be applied widely in the aviation and aerospace fields.Based on a tremendous amount of literature ,this paper introduces the development and applications of ultra high strength aluminum alloys ,as well as key mecha 2nism of strengthening aluminum alloy.Additionally ,some suggestions for the f uture exploration of the high strength aluminum alloys are made.K ey w ords ultra high strength aluminum alloy ,strengthening and toughening ,heat treatment 超高强铝合金是20世纪60年代以航空航天用材为背景研制并发展起来的一类高性能铝合金材料[1～3]。
高强韧铝合金熔铸技术最新进展一、高强韧铝合金熔铸技术概述高强韧铝合金熔铸技术作为材料科学领域的一个重要分支，其发展对于航空航天、汽车制造、电子工业等多个行业具有深远的影响。
这种技术的核心在于通过精确控制熔炼过程，获得具有优异力学性能和加工性能的铝合金材料。
高强韧铝合金熔铸技术的发展，不仅能够提升材料的强度和韧性，还将对整个社会经济产生积极的影响。
1.1 高强韧铝合金熔铸技术的核心特性高强韧铝合金熔铸技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 高强度：通过熔铸工艺的优化，铝合金的强度可以得到显著提升，满足结构材料的高承载需求。
- 高韧性：通过合金元素的合理配比和熔炼过程的精细控制，铝合金的韧性得到增强，提高了材料的抗冲击性能。
- 良好的加工性能：高强韧铝合金在保持高强度和高韧性的同时，还具有良好的加工性能，便于后续的成型和加工。
1.2 高强韧铝合金熔铸技术的应用场景高强韧铝合金熔铸技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天领域：用于制造飞机结构件、发动机部件等，以减轻重量、提高承载能力和飞行性能。
- 汽车工业：用于制造轻量化的汽车零部件，如发动机块、悬挂系统等，以提高燃油效率和车辆性能。
- 电子工业：用于制造电子设备的散热部件，因其良好的导热性能和加工性能，可有效提高设备的散热效率。
二、高强韧铝合金熔铸技术的发展历程高强韧铝合金熔铸技术的发展历程是一个不断探索和创新的过程，需要材料科学家、工程师以及相关产业的共同努力。
2.1 高强韧铝合金熔铸技术的发展历程高强韧铝合金熔铸技术的发展历程可以分为以下几个阶段：- 初始阶段：早期的铝合金熔铸技术主要依赖于经验，材料的性能提升有限。
- 技术突破：随着材料科学的发展，对铝合金的微观结构和性能关系有了更深入的理解，熔铸技术得到显著提升。
- 现代化发展：现代高强韧铝合金熔铸技术结合了计算机模拟、精密控制等先进技术，实现了材料性能的大幅度提升。
铝合金强化技术的研究现状及展望铝合金强化技术的研究现状及展望摘要：综述了目前铝合金强化技术的研究现状和进展。
简述了旋涡搅拌铸造法、压力铸造法、喷射铸造法、熔铸直接接触反应法、细晶强化法等几种铝合金强化技术工艺。
简介了国内外铝合金强化技术的发展概况以及铝合金强化技术的应用，同时展望了铝合金材料的发展。
关键词：铝合金；强化技术；漩涡搅拌铸造法；细晶强化法Study Reality and Prospect of Aluminum Alloy Reinforcing TechnologyAbstract: Recent research and prospect of aluminum alloy reinforcing technology are discussed. Several aluminum alloy reinforcing technical processes are described, including vortex stirring casting method, pressure casting method, injection molding method, direct contact reaction casting method, grain refining reinforcing method, and so on. The development situation and application of aluminum alloy reinforcing technology at home and abroad are introduced, the aluminum alloy material prospects for development are forecasted.Keywords: aluminum alloy, reinforce technology, vortex stirring casting method, grain refining reinforcing method0引言铝及其合金密度小，耐腐蚀，有一定强度，塑性好，可加工成板、箔、管、棒、型、线、粉和锻件等，容易进行表面处理，因而广泛用于建筑业、容器包装业、交通运输业、电气电子工业、机械制造业、航空航天和石油化工等各工业部门及人们日常生活之中。
超高强铝合金铸造技术及装备控制系统的发展肖榕【摘要】超高强铝合金是现代航空航天工业的重要结构材料.研究了国内外超高强铝合金的发展状况,从铝熔体净化技术、超高强铝合金强化技术和微观组织结构等三个方面分析和提出了超高强铝合金的研究和发展趋势,并对高强铝合金铸造装备及其控制系统进行了系统的分析和研究.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】2页(P197-198)【关键词】超高强铝合金;强化技术;控制系统【作者】肖榕【作者单位】东风本田发动机有限公司铸造科,广东广州 510700【正文语种】中文【中图分类】TG146.21超高强铝合金是航空航天工业中主要的结构材料，其具有密度低、强度高、热加工性能好等优点，是20世纪60年代以该领域的用材为背景研制并发展起来的一类高性能铝合金材料[1]。
由于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。
因此，材料工作者正不断采用新型的铸造技术，通过改变合金的成分进行优化设计，而且采用新型的制坯方法、成形加工及热处理工艺，研制并开发出了多种新型超高强铝合金[2~3]。
这些材料使用性能更好，韧性和耐腐蚀性强，降低了生产成本，由于其良好的经济性能在很多领域取代了昂贵的钛合金，目前正成为轻质结构材料研制和开发的重要热点。
1 超高强铝合金的发展和发展现状超高强铝合金化学成分复杂，一般将强度在500 MPa以上的铝合金称为超高强度铝合金。
超高强度铝合金主要是指7 000系中的某些Al-Zn-Mg-Cu合金。
因超高强铝合金涉及航空航天这一敏感领域而涉密，故针对该专题的核心内容报道较少，资料分散。
本文在查阅大量国内外资料的基础上，概述了超高强铝合金的铸造技术及装备控制系统在国内外的发展现状及未来趋势[4~5]。
1.1 国外研究和发展状况超高强度铝合金主要是以1923~1926年德国科学家W.Sander和L.Meissner对Al-Zn-Mg合金的研究为基础发展起来的，但由于该系合金存在严重的腐蚀现象而未得到实际应用。
