含锂超高强铝合金沉淀过程研究现状
https://www.360docs.net/doc/1713507325.html,
含锂超高强铝合金沉淀过程研究现状
路丽英[1] 屈向前[2] 张建军[1] 苑彩平[1]
[1]内蒙古工业大学材料科学与工程学院，呼和浩特 （010051）
[2]北方重工业集团锻造公司，包头 （014033）
摘要： 近年来,含锂超高强铝合金的研究渐多，获得了一定的应用。重点回顾了含锂超高强铝合金沉淀过程的研究现状及锂元素的作用机理。
关键词： 锂元素 超高强铝合金 强化相
0前言
作为传统铝合金的重要分支之一，超高强铝合金的研究及发展一直引起人们的关注和浓厚的兴趣。超高强铝合金比重小、强度高、热加工性能良好，广泛应用于航空及民用工业等领域，特别在飞机制造业中，超高-强铝合金是重要的结构材料之一。近几十年来，通过调整成分、提高冶金质量、采用一系列新的热工艺和热处理制度，其综合性能有了明显的改进，有望与新型Al－Li合金及先进复合材料相媲美。
锂元素作为最轻的金属元素加入铝合金中可以降低合金的密度，提高合金的比强度和弹性模量[1]。Al-Zn-Mg-Cu合金中加入一定量的Li，可以减轻这种高强铝合金的密度。
Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程研究比较少，但由于Al-Zn-Mg-Cu合金在实际应用中的重要性，今年来人们开始关注Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程的研究。
1 国外 Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程的研究现状
Huang[2,3]研究了Li在7075合金中的作用，当Li的含量为0.7％时,由于Li与空位高的结合能，使得Li－V积聚作为形核的位置，形成了空位富集的GP区，因为Li与空位的结合使Zn和Mg的传输受到限制，使得形成的GP区里缺少Zn和Mg，从而导致在7075合金中的富溶质GP区变为空位富集GP区，使得以后沉淀形状。尺寸分布、时效动力学、时效硬化速率发生变化，由原来在7075合金中的形核方式：富溶质GP区→η′相→η（MgZn2）相，转变为：
Τ′Τ
空位富集GP区→相→相
Dinsdale[4]也研究了两种含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金，两种合金的基体上都分布着弥散的δ′相和位错形核的S相，在Li（2.6％）、Zn（2.22％）的合金中产生少量均匀分布的S相；而在Li（1.8％）、Zn（3.4％）的合金中产生大量分布的S相，增加的S相使得合金的韧性有所改善，而使强度有所下降，这与基体上δ′相的减少有关。
https://www.360docs.net/doc/1713507325.html, Sodergren[5]利用DSC和TEM研究了四种Al-Zn-Mg-Cu－Li合金，研究发现由于Li与空位间高的结合能，使得在合金集体上不能形成GP区和η′相，代替的是平衡相η（MgZn2）。当Li 含量低时（0.4％和0.9％），不能在基体上形成铝锂合金的强化相δ′，在基体上形成的是平衡相η（MgZn2），当Li含量增加时（2％），合金的基体形成Τ相，并且产生了δ′相。同时研究Zn含量低（3％）的Al-Zn-Mg-Cu－Li合金，发现合金基体上含有强化相δ′和细的板条状的、在晶界和位错处形核的相，通过STEM分析，发现该相含有Cu，进一步分析得出该相为Al2MgLi，在此合金中不存在有η（MgZn2）相。
Gregson[6]基于Zn和Mg可以减少Li在固溶体中固溶度这一事实，进而认为Zn和Mg可以增加强化相δ′的数量，使合金的强度得到进一步的增加，对 2.6％Li－2.2％Zn－1.76%Mg-0.75%Cu和2.1％Li－3.7％Zn－1.0％Mg－1.0％Cu两种合金进行研究发现，在晶界上存在着η（MgZn2）相和在基体广泛分布的S相，在此合金存在的S相，作者认为可能与相图有关，也可能与在低Zn的情况下，Li的加入使得S相相区的范围扩大有关，大量形成的S 相抑制了η（MgZn2）相的形成。而S相的均匀分布可能与δ′相的长大、释放出空位和空位的积聚有关，这可以为S相的均匀形成提供机会，当然在基体上也同时析出δ′相。
文献[7]介绍了在含Li量为2.1－2.6％的Al-Zn-Mg-Cu合金中，时效时η（MgZn2）相的析出被抑制，而代之析出了δ′、S、Τ1相，类似于Al－Li－Cu－Mg合金。
Wei[8]研究了三种含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金，由于合金中Li含量较高（>1.80%wt），且其与空位具有高的结合能，合金中优先析出δ′相，但δ′相析出和长大缓慢，而Al-Zn-Mg-Cu 合金的强化相η′并没有在基体上析出。
2 国内 Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程的研究现状
谷亦杰[9]对两种含Li（>2.1％wt）的Al-Zn-Mg-Cu合金沉淀析出与力学性能进行了研究。当含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金在433K和473K时效过程中，除了在基体上沉淀析出δ′相外，还沉淀析出新的时效沉淀相－X相。通过研究发现，X相呈长条状，X相的长轴与基体的[110]Al方向一致，X－EDS分析表明该相含有Zn、Cu和Mg。X相具有准晶的晶体学结构。当含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金经过时效后，除了在基体上沉淀析出δ′相外，在合金的基体上沉淀析出了Τ
相。当含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金在513K时效时，除在合金的基体上沉淀析出X相外，还析
出S相。
白朴存[10]对含1％Li的Al-Zn-Mg-Cu合金的组织进行了研究，结果表明沉淀相长大缓慢，而且非常弥散，当经过120℃时效预处理后，再160℃时效，硬度达峰值时，沉淀相的尺寸只有5nm，且晶界无析出代较窄，约为30～40nm。将前者解释为Li束缚了大量的空位，减慢了Zn、Mg原子的扩散，使得先析出的η′相长大受阻，进而使η′相趋于弥散分布；后者解释为自由空位减少，扩散到晶界的几率也较小，使晶界无沉淀带较窄。
3 结束语
总之，锂元素是一种能显著改变铝合金沉淀析出过程和析出相进而改善铝合金各种性能的元素，对锂元素在铝合金中作用的研究意义重大。随着新的生产技术的涌现以及对锂元素作用机理认识的深入，锂元素在铝合金中的应用和发展将会有所突破，拓展到新的空间和领域。
参考文献：
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[2] Huang.Z.W,Loretto.M.H,Smallman.R.E and White.J.The mechanism of nucleation and precipitation in 7075-0.7Li alloys.Acta.Metall.mater,42(2)(1994),p549-559. [3] Huang.Z.W,Loretto.M.H and White.J. Influence of Lithium additions on precipitation and age hardening of 7075 alloy.Materials Science and Technology,9(1993),p967-980.
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[7] Flower H M,Gregson P J.Solid stste phase transformations in aluminium alloys containing lithium.Materials Science and Technology,3(1987),p7-13.
[8] Wei.B.b,Chen.C.Q,Huang.Z,Zhang.Y.G,Aging behavior of Li xontaining Al-Zn
-Mg-Cu alloys, Materials Science and Engineering,A280(2000),p161-167.
[9] 谷亦杰，含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金沉淀析出与力学性能的研究，北京航空大学博士学位论文，2000。
[10] 白朴存，魏芳，周铁涛，等：Li对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响[J].中国有色金属学报，2002，12：172－175。
Research Situation of the Precipitation Process of Ultra-high Strength Aluminum Alloys Containing lithium
LU Liying[1] Qu Xiangqian[2] Zhang Jianjun[1] YuanCaiping[1] ([1] School of Materials Science and Engineering ,Inner Mongolia Polytechnic University, huhehaote Inner Mongolia 010051,China.
[2] Forges of the North heavy industry group,Baotou Inner Mongolia 014033 )
Abstract
In recent years, the research of Ultra-high Strength Aluminum Alloys Containing lithinum gradually to be many, has obtained the certain application. Reviewed with emphasis of the precipitation process of Ultra-high Strength Aluminum Alloys Containing lithium of the research present situation and the lithium element action mechanism.
Key words: lithinum Ultra-high Strength Aluminum Alloys Strengthening
钛铝合金研究现状
TiAl基合金研究现状 γ-TiAl金属间化合物的密度仅为镍基高温合金的1/2左右，而高温力学性能却与之相近，因此是一种很有应用前景的高温结构材料[1-5]。作为结构材料使用的TiAl系金属间化合物主要有三种：α2-Ti3Al、γ-TiAl和δ-TiAl3，其中综合性能最好的是γ-TiAl合金，目前普遍认为它完全有潜力替代700~990℃上使用的镍基高温合金，可以使航空发动机构件重量减轻约1/2，因而引起广泛重视，成为TiAl 合金研究中的焦点。 γ-TiAl基合金具有良好的物理和机械性能，与普通的钛合金和高温合金相比具有明显的优势（表1-1）。表1-1给出了Ti-Al系金属间化合物（α2-Ti3Al和γ-TiAl）的主要高温性能。可见除塑性外，Ti-Al系金属间化合物的各方面性能均高于Ti 合金，特别是γ-TiAl的密度小（仅有3.9g·cm-3，不到Ni基超合金密度的一半（8.3g·cm-3）），其它性能又与之接近，这对于航空材料有十分重要意义。由于共价键的作用使与扩散有关的高温性能，如蠕变、持久强度和断裂韧性等性能都得到改善，同时作为铝化合物γ-TiAl还具有优异的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能，所以γ-TiAl金属间化合物是很有潜力的高温结构材料。 表1-1 γ-TiAl基合金与错误！未找到引用源。2-Ti3Al基合金、Ti基合金、超合金 的性能比较 γ-TiAl基Ni-基性能Ti-基错误！未找到引 用源。2-Ti3Al基 密度, g/cm3 4.54 4.15-4.7 3.76-3.9 8.3 模量, GPa 96-110 110-145 160-180 207 蠕变极限, ℃540 730 1038 1090 氧化极限, ℃590 705 1038 1090 室温延性, % 15 2.4 1-3 3-10 高温延性, %/℃15-50 10-20/660 10-600/870 20-80/870 900℃模量，GPa - 90-110 140 140-150 疲劳寿命, Hr （270MPa/760℃）- 20 75-260 60 拉伸强度, MPa 480-1200 800-1140 450-700 1250-1450 屈服强度, MPa 380-1150 700-900 400-630 800-1200
铝合金的牌号、状态和性能解析
1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 —1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，
钛合金的应用现状及发展前景
钛合金的应用现状及发展趋势 摘要：本文综述了钛合金材料的发展及应用现状，着重介绍了钛合金的主要性能及其在航空航天、汽车制造和生物医药等方面的应用，并对钛合金未来的发展进行了展望。 关键字钛合金，性能，应用，发展趋势 1引言 金属元素钛在地壳中的分布范围比较广泛，据估计和推算，其含量是地壳质量的0.4%还要多一点，世界储量约34亿吨，在所有元素中含量居第10位（氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛）[1]。其丰富的储量，为金属钛及钛合金的生产和发展提供了主要的原料来源。 自20世纪50年代以来，钛及钛合金的发展已经历了半个多世纪的历程，钛合金的种类已从1954年的Ti-6Al-4V合金[2]发展到数百种。因为具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，钛合金被广泛用于各个领域，包括航空航天、汽车制造、医药卫生以及其他日常生活领域。世界上的许多国家如美国、日本、俄罗斯以及中国等都认识到钛合金材料的重要性，并相继对其进行了研究开发，得到了实际应用[2,3]。 2 钛合金的性能 2.1 钛合金的高温性能 在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽。高温钛合金不仅具有良好的室温性能和高温强度，并且在蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面具有良好的匹配。世界上第一个研制成功的高温钛合金使用温度仅为300~350℃[4]，经历了40多年的发展，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600℃，而Ti-Al金属间化合物的崛起，打破了600℃的使用温度界限，将使用温度升至700℃以上。 2.2 钛合金的腐蚀性能 钛的抗腐蚀性强，在550℃以下的空气中，表面会迅速氧化形成薄而致密的TiO2钝化膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及碱性溶液中，其耐蚀
铝合金表面处理国内外应用现状
表面工程技术 铝合金表面处理国内外研究应用现状Aluminum alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号：3110706055 指导教师：张松立 2014 年6 月
【摘要】综述了近年来铝合金表面改性技术取得的研究进展，介绍了镀层技术，转化膜处理技术、高能束表面处理技术等方法制备铝合金表面层的原理、特点及研究成果简要介绍了铝合金表面处理技术的新进展,重点介绍了铝合 金的阳极氧化、电镀、化学镀和微弧氧化、激光熔覆等工艺。 关键词:铝合金;表面处理;阳极氧化;电镀;化学镀;微弧氧化;激光熔覆 前言 铝是元素周期表中第三周期主族元素,为面心立方晶格,无同素异构转变,延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。铝的化学性质活泼,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约1～3 nm 的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;铝是两性的,既易溶于强碱,也能溶于稀酸。铝在大气中具有良好的耐蚀性。纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金。铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn、Mg 形成的Al-Mn、Al-Mg 合金具有很好的塑性和较高的强度,称为防锈铝合金,如3A21 ,5A05。硬铝合金的强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,这类合金有Al-Cu-Mg 系如 2A11 ,2A12。Al-Cu-Mg- Zn 系为超硬铝,如7A04 ,7A09。新近开发的高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝降低15 % ,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。Al-Li 合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。通过在铝中加入3 %～5 %(质量分数) 的比铝更轻的金属锂,就可以制造出强度比纯铝高20 %～25 % ,密度仅2. 5 t/ m3 的铝锂合金。这种合金用在大型客机上,可以使飞机的重量减少5 t 多,而载客人数不减。 尽管铝合金材料具有密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等优点，但
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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 Technology Abstract: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 method
铝合金的研究现状及应用
科技广场２０１５．１２ ０引言 随着工业化向现代化高速发展，节能减重环保型材料需求量剧增。这种需求，使得铝合金的用量逐年增加。铝在地壳中的含量很高，在所有金属元素中排第一，其年产量大于其他有色金属年产总和，且铝合金质轻无毒性易回收利用，满足轻量化环保型合金的发展应用。铝合金密度低、比强度高、熔点低、铸造性能好、力学性能佳、加工性能好、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良的特点使其广泛应用于交通运输、航海航天航空、化工工业、食品工业、电子通讯、复合材料、金属包装、建筑、输电行业、文体卫生等领域[1-2]。铝合金在所有金属材料中的使用排第二，仅次于钢铁[3]。由于冶炼铝生产工艺的优化以及技术水平的提高，降低了铝合金的成本，铝合金的应用越来越广泛。本文论述了铝合金的特点、分类、研究现状及应用，并提出铝合金未来研究方向。１铝合金的研究现状 铝工业的发展进程不到两百年，但因其密度小、易导热导电、耐蚀性好，且能与其他金属形成优质铝基合金，因此，铝合金发展迅猛并广泛应用于汽车、船舶、火车、飞机、炼钢等领域，成为国富民强的重要材料。根据成分和工艺不同，可将铝合金分为铸造铝 铝合金的研究现状及应用 ＳｔａｔｕｓＱｕｏｏｆＲｅｓｅａｒｃｈｉｎＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙｓａｎｄｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 白志玲 Bai Zhiling （六盘水师范学院，贵州六盘水553004） （Liupanshui Normal University，Guizhou Liupanshui553004） 摘要：铝合金具有密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点，在船用行业、化工行业、航空航天、金属包装、交通运输等领域广泛使用。本文叙述了铝合金的特点、分类，综述了铝合金的研究现状及应用，指出目前铝合金在发展中存在的问题，明确了铝合金的研究方向。 关键词：铝合金；研究现状；应用 中图分类号：TG146文献标识码：A文章编号：1671-4792（2015）12-0018-03 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Aluminum alloys have been widely used in marine,chemical industry,aerospace,metal packaging, transportation and other fields owing to their merits,such as low density,good mechanical property,good cutting property,non-toxic,recyclable,electrical conductivity,thermal conductivity,good corrosion resistance and so on. The paper introduces the characteristics and classification of aluminum alloys,as well as the status quo in its re-search and application,points out existing problems in the development,and puts forward directions for researches in the future. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Aluminum Alloys；Status Quo of Research；Application ★基金项目：六盘水师范学院高层次人才科研启动 基金（编号：LPSSYKYJJ201417）；贵州省科技厅联 合基金项目（黔科合LH字[2014]7460号） １８ DOI:10.13838/https://www.360docs.net/doc/1713507325.html,ki.kjgc.2015.12.004
项目名称超高强铝合金材料的增材制造(3D打印)关键技
项目名称：超高强铝合金材料的增材制造（3D打印）关键技术研究与应用 参与人员：李小平, 雷卫宁,史先传，孙顺平,王洪金,顾斌杰，陈菊芳 项目简介：团队研发的金属3D打印（Metals 3D Printing）的设备，采用熔融的金属（合金）通过高压雾化气体将金属液体成分雾化成细小的液体和固体颗粒的混合物，结合计算机三维设计，控制雾化器的雾化状态和各参数，同时控制接收体的运动轨迹和速度，实现金属的逐层堆积，达到生产不同形状和尺寸的金属零部件的目的。而且生产的金属3D打印设备具有效率高（5-10Kg/每分钟）,打印生产的材料或零件致密度高（≥95%的金属或合金的理论密度），内部组织结构细小（平均晶粒大小为10-20μm），具有优良的综合力学性能等优良特点。该项目运用已有的理论和工艺的研究成果，开展该领域的成形设备的研制，开发出相应的自动化程度高、稳定可靠的工程化装备，满足诸多领域对高强高韧铝合金材料与产品的需求，而且因为性能的大幅提高为轻量化的结构设计提供了材料保障。特别是具有很好的变形加工性能，经过后续的变形可以制备不同形状和尺寸的超高性能的零部件，广泛应用于航空航天、石油和地质勘探、船用轻质材料、汽车工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、医疗产业等领域。 创新成果主要体现在以下两方面： 1）高强铝合金材料的开发与应用 采用自主研制的金属增材制造，针对不同的铝合金材料（如7050、7055、7075等铝合金），制备出具有晶粒细小（平均粒径5-20μm）、组织均匀、能够抑制宏观偏析，具有半固态加工所要求的等轴晶粒的组织特征，在设备和工艺上保证制备的坯体组织和成分的均匀性，为半固态加工准备具有优异组织和性能的原材料，特别是针对7×××系铝合金超高强、高韧材料的工业化生产展开研究，通过对增材制造材料在后续的成型工艺的研究，探索优化的工艺，；采用中频电源进行加热，在加热过程中严格控制加热温度和保温时间，以实现产品性能的最优化。通过热挤压成管或型材过程中的挤压温度、挤压比、挤压速率等工艺参数对薄壁管材的成型性以及对产品组织和性能的影响，探索出了一条优化的工艺，达到批量生产的目的。实现了7系铝合的复杂薄壁零件的批量生产，性能指标达到或超过美国现有7075/7055铝合金材料水平的高性能船用、核反应堆重要耐高压、轻质薄壁管件和板材，可以从根本上解决当前我国对此种先进铝合金的迫切需求，优化新型铝合金的制备技术和工艺、材料热处理和热加工工艺，其性能稳定，产品性能达到或超过国外同类产品的先进水平。 团队以航空航天领域应用较广的Al-Zn-Mg-Cu 7xxx铝合金为实验材料，以高性能7xxx含微量稀土元素铝合金为研究对象，通过添加微量稀土元素，结合增材制造技术获得此类铝合金制件。很好地解决了控制细晶7×××系铝合金在后续进行大变形时再结晶过程中的晶粒异常长大的现象，为设计和制造新型高性能超高强7xxx铝合金结构材料提供新的思路和方法。 2）核心设备的研究与开发 自主研发的增材制造（3D打印）设备，采用熔融的金属（合金）通过高压雾化气体将金属液体成分雾化成细小的液体和固体颗粒的混合物，结合计算机三维设计，控制雾化器的雾化状态和各参数，同时控制接收体的运动轨迹和速度，实现金属的逐层堆积，达到生产不同形状和尺寸的金属零部件的目的。成功地研制出拥有自主知识产权的全自动控制的设备，达到了工程化和产业化的目的。而且生产的金属3D打印设备具有效率高（5-10Kg/每分钟）,打印生产的材料或零件致密度高（≥95%的金属或合金的理论密度），内部组织结构细小（平均晶粒大小为10-20μm），具有优良的综合力学性能等优良特点。 围绕本项目的发明专利详见下表：
钛及钛合金的研究
钛及钛合金的研究 1.引言 钛是 20 世纪 50 年代发展起来的一种重要的结构金属，因其具有质轻、高强、耐蚀、耐热、无磁等一系列优良性能，以及形状记忆、超导、储氢、生物相容性四大独特功能，被广泛应用在航空航天、舰船、军工、冶金、化工、海水淡化、轻工、环境保护、医疗器械等领域，并创造了巨大的经济和社会效益，在国民经济发展和国防中占有重要的地位和作用。钛是金属材料王国中“全能的金属”、“海洋金属”、“太空的金属”，从工业价值、资源寿命和发展前景来看，钛被视为继铁、铝之后处于发展中的“第三金属”和“战略金属”。根据在钛中加入β稳定元素的多少及退火后的组织，钛合金可分为α、近α、α+β、近β和β钛合金。美、日、俄罗斯以及中国等许多国家都高度重视钛合金的发展，各国根据不同国情和需求进行了各自的研发，现已得到了广泛的应用[1~3]。 2.钛及钛合金的特点 钛及钛合金具有许多优良特性,主要体现在如下几个方面： (1)比强度高。钛合金具有很高的强度,其抗拉强度为686~1 176 MPa,而密度仅为钢的60%左右,所以比强度很高。 (2)硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32~38。 (3)弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078@105~1.176@105MPa,约为钢和不锈钢的一半。 (4)高温和低温性能优良。在高温下,钛合金仍能保持良好的机械性能,其耐热性远高于铝合金,且工作温度范围较宽,目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600e;在低温下,钛合金的强度反而比在常温时增加,且具有良好的韧性,低温钛合金在-253e时还能保持良好的韧性。 (5)钛的抗腐蚀性强。钛在550e以下的空气中,表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜,故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中,其耐蚀性优于大多数不锈钢。 此外,钛还具有形状记忆、吸氢、超导、无磁、低阻尼等优良特性。纯钛及钛合金与其他材料有关性能的对比见表1。
低温铝合金国内外研究及应用情况(DOC)
低温铝合金国内外研究及应用情况 低温设备在航空、航天、超导技术以及民用工业中得到日益广泛的应用, 主要用于航天飞机、火箭动力装置的液氢(20K)、液氧(90K)储箱，以及低温超导磁体的结构支撑件等。确保这些设备的安全运行至关重要。其中低温金属材料的选取和设计是重要的 环节之一。低温金属材料机械性能与常温状态下相比有较大的差别,某些金属材料延性和韧度会急剧降低, 即发生低温冷脆转变。脆性断裂经常是突然发生,迅速扩展,会造成灾难性重大事故。缺乏专门的低温金属材料知识和性能数据,将会造成选材和设计不当,在低温装备运行中将引发失效事故。 铝合金材料具有密度低、无磁性、低温下合金相稳定、在磁场中比电阻小、气密封性好、感应放射能衰减快等特性, 因此越来越广泛的应用于低温领域。近几十年来,国内外已经积累了大量的铝合金低温机械性能方面的研究。 一、低温铝合金的定义及分类 适合于低温环境使用的大多数固溶强化铝合金及一些沉淀硬化铝合金。 可分为两类：(1)固溶强化合金，5000系，3000系； (2)沉淀硬化合金，2000系，6000系，7000系。 常用的低温铝合金是： Al-4.5Mg(5083)，在退火态使用的易焊接铝合金； 3003铝合金；Al-1.0Mg-0.6Si(6061)多用途铝合金； Al-6.0Cu(2219)，在沉淀硬化态使用的铝合金。 Al-Li轻合金(如2090，8090等)是性能优异的低温材料，随着温度降低，其强度、塑性、韧性大幅度提高，如2090合金的低温性能(约4K)比2219合金要好得多。 在锻造合金最常用的低温服务考虑的合金1100，2014，2024，2219，3003，5083，5456，6061，7005，7039和7075。合金5083这是对低温应用最广泛使用的铝合金，展品冷却到室温的氮沸点（- 195oC）： 目前低温铝合金研究主要集中在：Al-4.5Mg(5083)、Al-Zn-Mg-Cu系、Al-Cu (2219)、Al-Li轻合金 问题：在航空领域应用较多，但低温铝合金板材产业化较少，低温铝合金板材制备LNG储罐国内未见详细报道（只有部分焊接问题探讨过） 二、铝合金低温性能 1、几种典型的铝合金在低温下拉伸性能如表所示。 从表1中可以看出，所有的铝合金的拉伸强度和屈服强度都随温度的降低而上升，并且拉伸强度增加比较明显，在20K以下增加停止,并且某些合金略有下降。大部分合金
铝合金的研究现状及其在航空航天的深远发展
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。我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。四系:4000系列铝棒代表为4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好，产品描述: 具有耐热、耐磨的特性。五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。六系:6000系列铝合金代表6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。七系:7000系列铝合金代表7075 主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。目前基本依靠进口，
中国铝合金压铸业的发展及现状
中国铝合金压铸业的发展及现状 发表时间：2018-06-11T13:51:27.290Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第36期作者：沙雯雯 [导读] 我国压铸业的发展始于二十世纪九十年代，当时虽然还是一个新兴行业。 广东鸿图南通压铸有限公司 226300 摘要：近些年来随着科学技术的不断发展，越来越多的合成材料被铸造出来并被广泛使用，其中压铸铝合金便是其中的一种。我国的航空航天、各式各样的电子产品、无人驾驶汽车等技术目前正发展的如火如荼，而在这些领域里就要广泛用到压铸铝合金，因为压铸铝合金具有非常好的耐腐蚀性、良好的导电导热性、超高的强度以及易于铸造和加工的特性。俗话说的好有需求就会有供应，因此我国的压铸铝合金年产量增加了将近八分之一，在有色合金压铸件的产量里占据了十分之一的地盘。不过话又说了回来，科学技术的进步为该行业的发展带来了无限的机会，在科技的不断推动下我国的铝合金压铸件会造的越来越来好，规模越来越大，铸件越来越优。本文对铝合金压铸业的现状和发展做了一定的研究，以期能够帮助到需要的从行业者。 关键字：铝合金压铸业；发展；现状 引言 我国压铸业的发展始于二十世纪九十年代，当时虽然还是一个新兴行业，不过该行业的发展速度却非常之快，并且随着科学技术的不断发展和人们日常生活的需要，铝合金压铸行业的发展变得越来越好，铝合金压铸产品的种类变得越来越丰富，不同种类的合金正在悄无声息的改变我们的生活。 1我国压铸行业标准的发展历史 在此之前先介绍一下我国压铸行业标准的发展历史，在二十世纪六十年代我国的压铸工艺已经初具规模，注意，是压铸工艺而不是压铸行业，但并没有一套成型的压铸标准，只能参考原苏联的压铸标准；到了二十世纪七十年代才制定了HB5012—1974《铝合金压铸件》以及GB1173—1177—1974《铸造有色合金》等标准；经过十年的发展之后制定的JB3018—3072-82《有色压铸合金技术条件》以及 JB2702—80《锌合金、铝合金、铜合金压铸件技术条件》标准；到二十世纪八十年代末，我国该行业相关人士初步商定要制定一个更加成熟的行业标准；自此到1994年我国正式发布了包括GB/T15114—94《铝合金压铸件》、GB/T15115—94《压铸铝合金》等在内的七个用于压铸行业的标准；至2009年，最新版的国家推荐标准正式出台，即以GB/T15114—2009《铝合金压铸件》和GB/T15115—2009《压铸铝合金》这两个标准代替GB/T15114—94《铝合金压铸件》、GB/T15115—94《压铸铝合金》这两个标准。 2我国铝合金压铸行业的现状 压铸铝合金行业的发展始于二十世纪九十年代，具体来讲该合金的大量使用是在1914年之后，自此之后它便与我们的生活息息相关，其发展速度也得到了空前的提高。当然，压铸铝合金也有类别之分，按硬度来划分的话可以分为高强度和中低强度的压铸铝合金，按合金种类不同可以分为Al-Mg、Al-SiCu-Mg、Al-Si-Mg、Al-Zn、Al-Si-Cu等几大种类。接下来就挑几种压铸铝合金给大家简单介绍。 2.1 Al-Mg系合金 用Al和Mg制造而成的合金压铸件通常用来给一些具有较高防腐要求和需要特殊外观的压铸件，该合金兼具Al和Mg的优点，不仅强度高而且抗腐蚀性好，相较于其他的合金来讲阳极化处理及承受抛光的性能会好一些。不过这种合金的压铸难度会比较大，在压铸的过程中必须非常小心，否则很容易压铸失败。 2.2 Al-Si合金 相较于Al-Mg而言该合金的制造工艺就相对简单了许多，不过任何事情都是相对的，因为其制造起来比较粗糙所以不会用来做一些对需要超高精度的铸件，但是该材料也具有良好的耐腐蚀性，因此可以用来铸造一些对精度要求不太高以及零承重或者微承重的铸件。 2.3 Al-Si-Mg系及Al-Si-Cu系合金 由三种金属铸造而成的合金比前两类合金具有更优的性能。目前用三种金属铸造而成的合金已经在世界上广泛使用，足以见得该合金的性能十分出众，并且该合金的产出量也占得合金产出总量的十分之七。尤其是Al-Si-Cu的压铸合金，人们越来越多的关注到了这类合金。值得注意的是该类合金是最先用压铸方法制造的合金，可见其地位不一般。总体来讲合金具有单一金属所没有的优点，这也是为什么它能够取代单一金属的地位。 3我国铝合金压铸行业的发展 任何行业的发展都需要一个漫长的过程，都会从萌芽走向成熟，铝合金压铸行业的发展也是如此，在该行业的发展过程中，不同的时期会根据当时社会发展的现状和需要诞生不同的压铸技术。所谓的压铸技术就是利用高压将所需要的金属化成熔液然后根据需要压入不同的模具中的一种精密铸造法。利用压铸造出来的合金通常要比用普通方法铸造出的合金性能更优。目前世界上已经有多种压铸方法的出现，比较常用的有半固态压铸技术、真空压铸技术、挤压压铸技术等。 半固态压铸技术指的是在合金熔液将要凝固时对其进行搅拌使其变成浆料，再将这些浆料压铸成我们所需要的铸件。当前用到的两种常见的工艺分别是触变成型工艺和流变成形工艺。 顾名思义，真空压铸法即要将压铸模具中的空气抽空，使得模具内的气压降低，在模具内外压强差的作用下降合金熔液压入模具内，与此同时合金熔液会在压力的作用下做模具内凝固成型。用这种方法压铸而成的模具的密度比较大，不会存在较多的气孔。 挤压压铸技术可以说是一个非常全能的压铸方法了，它不仅能替代上述两种我们提到的压铸方法，更能替代其他更多的压铸方法，因此我国的许多企业已经将该种压铸方法用于实际生产当中。用挤压压铸技术铸造出的铸件力学性能较高，铸件十分紧凑。 4结语 从上文可以看出铝合金压铸行业的发展已经变得越来越成熟，各种各样的铝合金压铸产品也越来越多，随着人们对大自然的认识的不断加深，各种各样的金属也不断被发现，因此各种各样的合金也在不断的被研制出来，在不同的行业应用不同的合金对铝合金铸造业的发展乃至整个社会的发展都有一定的推动作用。与此同时我们也要不断探讨研究和改进各种合金的铸造方法，通过一次次的实验确定合金材
铝合金中含铁相的研究现状和发展趋势分析
论文题目：铝合金中含铁相的研究现状和发展趋势 姓名：韩志强 班级：材硕1511 学号：1570388 2015/10/25
摘要 铝以及铝与其它元素所形成的铝合金具有优良的力学性能，在工业领域内得到了广泛的应用，一直以来在世界范围内备受瞩目。但由于工业上受到工艺及模具的限制，从熔炼到成形的过程中很容易引进杂质元素，从而使其在某些领域中的应用受到了阻碍。 在众多杂质元素中，对铝合金组织及力学性能影响最大的是铁元素。它一直被人们当做合金中的有害元素，铁极难溶于铝中，共晶点的铁含量为 1.8%，不会固溶超过1.9%，超过这个数值，铁会与铝化合成一种中间相，该相组织粗大，尖锐，会影响合金总体的力学性能。 硅同样被认为是合金中的另一种杂质元素，合金中的这两种杂质元素容易形成金属间化合物，分别形成常见的两种相，即β-铁相和α-铁相。 铝合金质量轻，延展性好，大量使用，铝铁合金除了自身优点外，还具有其它的优良性能，良好的耐腐蚀性能、极好的耐磨耐硬和高强度等，使其在工业领域内的关注度逐渐上升。 研究表明富含铁相的铝合金经过变形后再进行T6热处理会发生性能降低的反常现象。 关键词：铝合金；铁元素；硅；热处理
Abstract Aluminum and aluminum alloys of aluminum and other elements formed have excellent mechanical properties, in the industrial fields has been widely used, it has been well received around the world. However, due to limitations on the process and die by the industry, from smelting to the molding process it is very easy to introduce impurity elements, making it apply in some areas has been hampered. Among impurity elements in aluminum alloy microstructure and mechanical properties of greatest impact is iron. It has been known as the harmful elements in the alloy, iron extremely difficult to dissolve aluminum and iron content of the eutectic point of 1.8%, not a solid solution over 1.9%, more than the value of iron and aluminum will synthesize an intermediate phase which organization coarse, sharp, it will affect the mechanical properties overall. Silicon alloy is also considered to be another impurity element, the alloy impurity elements both easy to form inter metallic compounds were formed common to both-phases, phase and α-iron β- iron phases. Lightweight aluminum quality, scalability, extensive use of aluminum alloy in addition to its own merits, but also has other excellent performance, good corrosion resistance, excellent wear resistance and high strength hard to make it in the field of industry attention gradually increased. Studies have shown that iron-rich phase deformation of aluminum alloy after T6 heat treatment and then be-reduced performance anomalies occur. Key words: aluminum alloy; iron; silicon; heat treatment
医用钛合金及其表面改性技术的研究现状
医用钛合金及其表面改性技术的研究现状1 金红* (北京有色金属研究总院科技信息所,北京100088) 摘要:介绍了新型医用钛合金的研究开发现状,分析了医用钛合金存在的主要问题,即耐磨性、耐腐蚀性和生物活性有待进一步提高。阐述了表面改性对提高钛合金的耐磨性能、耐腐蚀性能和生物活性的作用。指出应当重视钛合金表面生物活性陶瓷涂层的稳定性问题。认为通过研究开发综合性能更优的新型医用钛合金,寻求更为理想的表面改性工艺以及运用复合涂层制备技术,有望逐步解决钛合金在临床应用中存在的问题。 关键词:医用钛合金;表面改性;耐磨性;耐腐蚀性;生物学性能 中图分类号:TG146123文献标识码:A文章编号:0258-7076(2003)06-0794-05 在生物医用金属材料中,钛合金凭借其优良的生物相容性、耐腐蚀性、综合力学性能和工艺性能逐渐成为牙种植体、骨创伤产品以及人工关节等人体硬组织替代物和修复物的首选材料。其中T-i6A-l4V合金作为生物医用合金已有很长的历史。但T-i6A-l4V合金在生物相容性、耐腐蚀性和耐磨损性能等方面仍不够理想[1~4],而且该合金还存在细胞毒性问题。为克服T-i6A-l4V合金存在的种种缺陷,近年来人们一直致力于研究开发具有更佳综合性能的医用钛合金,并取得一些进展;与此同时,人们还尝试采用各种表面技术对钛合金进行表面改性以使其更适合于医学应用的要求。本文综述了医用钛合金的研究开发现状及其表面改性技术的研究进展。 1新型医用钛合金的研究开发现状及存在的问题 1.1研究现状 近年来钛合金在生物医学领域中的研究和应用呈上升趋势,特别是在牙科和整形外科中钛材的用量明显增多[5]。目前,医用钛合金仍以T-i6A-l 4V合金为主,但该合金中Al和V元素对人体存在的潜在危害已引起了人们的高度重视。为克服V 和Al的不良影响,人们相继研究开发了不含V或既不含V也不含Al的A+B钛合金和B钛合金[6,7]。其中A+B钛合金有欧洲、日本等开发的T-i6A-l7Nb,T-i5A-l2.5Fe,T-i6A-l6Nb-1Ta,T-i5A-l 3Mo-4Zr,T-i6A-l2Nb-1Ta,T-i15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd, T-i15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd,T-i15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd-0. 2O[2,8]。与A+B钛合金相比,B钛合金不仅生物相容性更优,而且具有更高的强度水平和更好的切口性能以及韧性,因此更适合于医学应用,特别是做人体的内植物。在医用B钛合金的研究与开发方面日本、美国处于领先地位。日本研制开发的新型B钛合金有T-i29Nb-13Ta-416Zr,T-i15Mo-5Zr-3Al, T-i15Mo-3Nb-3A-l012Si,T-i15Mo-3Nb-3A-l013O和T-i11Mo-6Zr-415Sn等。在美国已有5种B钛合金被推荐在医学领域中应用,即T-i12Mo-6Zr-2Fe (TMZFTM),T-i13Zr-13Nb,TI METAL21SRx,Tia-dyne1610和T-i15Mo。与TI-6A-l4V相比,这5种钛合金均具有较低的弹性模量,其中TMZFTM的综合性能较好[9]。 1.2医用钛合金存在的主要问题 随着各种新型医用钛合金的问世,钛合金在生物医学领域中的应用越来越广泛,但是,目前已研制开发出的各种钛合金均存在不同程度的缺陷,还没有一种能够完全满足临床使用的所有要求。总体说来,主要存在以下几方面的问题[10~15]。(1)耐磨损性能相对较低。与不锈钢、镍基合金等许多其他金属材料相比,钛合金的摩擦系数大,耐磨性 第27卷第6期Vol.27l.6 稀有金属 C HI NESE JOURNAL OF RARE METALS 2003年11月 November2003 1收稿日期:2003-06-30;修订日期:2003-08-02作者简介:金红(1963-),女,硕士研究生,高级工程师*通讯联系人(E-mail:jh63125@https://www.360docs.net/doc/1713507325.html,)