高強度鋁合金的研究現狀及發展趨勢

沈國柱

摘要：高強度鋁合金有著密度低、強度高、焊接性能好的特點，在我國工業領域中得到了廣泛的應用，有效地推動了我國社會經濟的發展。本文就高強度鋁合金的研究現狀及發展趨勢進行了相關的分析。

關鍵詞：高強度鋁合金；研究；發展趨勢

0 引言

高強度鋁合金作是重要的輕質高強結構材料，它抗拉強度、韌性以及耐腐性都較高，在我國當前社會發展過程中有著較為廣闊的應用前景。近年來，高強度鋁合金被廣泛地應用于航空工業以及民用工業等領域，已成為航空工業的主要結構材料之一，有效地推動了我國航空事業的發展。高強度鋁合金作為一種高性能的材料，為了促進這種高強度鋁合金的發展，就必須加大研究，研發出性能更好的鋁合金材料，進而為我國現代化事業的發展提供保障。

1 高強度鋁合金的介紹

高強度鋁合金是將一些微量稀土原料加入到高品質的原鋁中，以此來提高原鋁的強度，如抗拉強度、導電性、延展性、耐腐蝕性等。如將硅、鍶等少量元素按特定比例加入鋁中就是A356鋁合金，專用于汽車鋁輪轂的鑄造。將其它特定的稀土加入鋁中，可產出用于鑄造鋁導線、飛船、飛機、某些武器等的零部件的特種鋁合金。高強度鋁合金具有密度小、強度高、加工性能好及焊接性能優良等特點，在我國當前社會發展過程中有著不可替代的作用，尤其是我國航天事業，已成為我國航空工業的主要結構材料之一。

2 我國高強度鋁合金發展現狀

就我現階段的發展水平來看，受科技以及經濟水平的制約，高強度鋁合金的研究開發起步比較晚，而隨著我國科技以及經濟水平的提高，我國對高強度鋁合金的研究也越來越深入，并取得了一定的成績。在20世紀80年代，在我國東北輕合金加工廠以及北京航空材料研究所研制出了M-Zn-Mg-Cu系高強高韌鋁合金，使得我國高強度鋁合金的研究進入了一個新的階段，并逐漸轉入到實用化階段，如：7075、7175以及7050等系類產品已經被應用于各種航空器機構件的制造。而隨著科技水平的發展，在20實際90年代中期，我國北京航空材料研究所采用常規半連續鑄造法研制出了一種7A55的超高強鋁合金。近年來，研究者又成功的研制出了一種比7A55強度更高的7A60合金。在“九五”期間，北京有色金屬研究總院和東北輕合金加工廠紛紛研制俄羅斯B96Ц合金成分的超高強7XXX系鋁合金，并取得了一定的成就，使得人們對高強度鋁合金有了一個新的認知。縱觀我國高強度鋁合金研究視野來看，其基本是沿著高強度、低韌性、高強度、高韌性、強耐腐蝕性的方向發展，對鋁合金研究也越來越深入。

3 高強度鋁合金的研究發展趨勢

3.1 復合微合金化

高強度鋁合金是在高品質的原鋁中加入微量稀土元素來提高原鋁的強度的一種材料，這種高強度鋁合金主要是應用于我國航空事業當中，然而隨著我國航空事業發展，對高強度鋁合金的強度要求也越來越高，現有的高強度鋁合金材料難以滿足航空工業發展的需要。為此，在高強度鋁合金未來發展道路上，應當加大研究，添加微量過渡族元素以及稀土元素，研發出各種滿足不同需要的高強度鋁合金材料。

3.2 改進傳統的鑄錠冶金制備技術

鑄錠冶金作為高強度鋁合金制作過程的一個重要環境，其主要目的就是去除雜質，不斷提高鑄錠冶金質量。然而當前鑄錠冶金加工工藝大多是用銅水澆鑄，而銅水是液態的，其去雜質效果不是較強。為此，在高強度鋁合金研究發展中，就必須改進傳統的鑄錠冶金制備技術，采用和研究各種先進的熔體凈化和變質處理方法，提高鑄錠冶金質量。

3.3 深入研究高熔之狀態下合金的熱處理工藝

熱處理工藝作為高強度鋁合金制作中不可或缺的一部分，熱處理是指材料在固態下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能，其特點是改善工件的內在質量。在熱處理工藝、溫度、時間、火候都將影響到處理效果，如合金經固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現象。對于高強度鋁合金而言，熱工藝處理的好壞直接關系到了鋁合金材料的韌性和強度，為此，在高強度鋁合金研究中，即必須不斷深化鋁合金熱處理工藝，研究合金強化固溶處理及多級多重相時效析出的沉淀強化機制，提高合金基體的過飽和固溶度以及提高沉淀相的體積分數，通過MPt、GBP和PEZ的最佳配合，使合金朝著高強度、高韌性、良好抗腐蝕性的方向發展。

4 結語

高強度鋁合金作為當前航空結構主要材料之一，伴隨著我國航空工業的發展，對高強度鋁合金的需求也在不斷增加。為了更好地滿足我國現代社會發展的需求，就必須加大高強度鋁合金的研究。為了研制出性能更好的高強度鋁合金材料，在研制過程中就必須深入合金的熱處理工藝，不斷改進鑄錠冶金制備技術，添加稀土元素，進而研制出滿足各種需求的高強度鋁合金材料。