航空高性能铝合金材料的基础研究
先进金属基复合材料制备科学基础
先进金属基复合材料制备科学基础首先，复合材料的制备工艺对于获得优良性能的材料至关重要。
常用的制备工艺包括热压烧结、熔体浸渗、溶胶凝胶方法等。
热压烧结是一种常用的方法，通过在高温和高压下使金属基体和强化相结合。
熔体浸渗则是将强化相浸渍金属基体，并通过固相反应形成复合材料。
溶胶凝胶方法则是通过化学反应制备有机/无机前驱体，并通过热处理形成复合材料。
制备工艺的选择应根据需求，综合考虑成本、性能和生产工艺等因素。
其次，金属基体和强化相的选择对于制备优良的AMMCs至关重要。
金属基体常常选择高强度、高刚度和良好的导热性的金属，如铝合金、镁合金和钛合金。
强化相的选择要考虑到其高耐磨性、高耐腐蚀性和高温稳定性。
常用的强化相有陶瓷颗粒、碳纤维、硼纤维等。
金属基体和强化相的选择应根据复合材料的应用环境和要求，以及制备工艺的适应性来确定。
最后，复合界面的控制对于制备高性能的AMMCs也是至关重要的。
复合界面是金属基体和强化相之间的界面，其结构和性能直接影响到复合材料的力学性能和耐腐蚀性能。
为了得到良好的复合界面，可以通过表面处理、界面改性和界面设计等手段来实现。
表面处理包括机械研磨、酸洗、阳极氧化等，可以清除金属表面的氧化膜和污染物，增加界面的亲和力。
界面改性则通过在金属基体和强化相之间引入中间层或采用界面反应法来增强界面的结合力。
界面设计则通过优化复合材料的成分和结构来控制复合界面。
综上所述，先进金属基复合材料制备的科学基础包括制备工艺、金属基体和强化相的选择，以及复合界面的控制等方面。
通过优化这些方面的研究和探索，可以开发出具有优异性能的AMMCs，为航空航天、汽车、能源和电子等领域的应用提供新的材料解决方案。
新型材料的应用和性能研究
新型材料的应用和性能研究随着科技的不断进步和发展，新型材料的应用和性能研究也越来越受到人们的关注。
在制造业、建筑业、能源行业、通讯行业等重要领域中，新型材料的应用已经成为当前技术发展的必然趋势，对于推动产业转型升级、提高产品品质和生产效率，具有极其重要的作用。
一、新型材料的种类及应用1. 金属材料金属材料是最基础的材料之一，其应用范围广泛，包括机床、汽车、航空航天、医疗、电子等领域，在现代化建设中具有不可替代的作用。
其中，高强度钢材、铝合金、镍基高温合金等金属材料的应用可以提高生产效率和产品品质，同时减少能源和原材料消耗。
2. 高分子材料高分子材料是化学、石油、化纤等产业的基础产品，从塑料到纤维再到树脂，高分子材料应用领域广泛。
在汽车、航空、医疗等工业领域中，高分子材料的使用可以降低产品重量，提高产品强度，改善耐磨性和化学稳定性。
3. 复合材料复合材料在许多重要工业领域中具有广泛的应用，例如：航空、航天、汽车、建筑等行业。
复合材料是一种由两种或更多材料组成的复合体，可以结合不同材料的各种性能，达到特殊的功能要求。
因此，复合材料已经成为了材料科学中的前沿热点。
二、新型材料的性能研究新型材料的不断发展和应用，离不开对其性能的深入研究。
以下是新型材料性能研究的几个方面。
1. 基础性质研究材料的基础性质研究是材料科学研究的基础，包括密度、硬度、热膨胀系数、电导率、热导率、热稳定性等方面的研究。
这些基础性质对于材料的应用性能有着非常重要的影响。
2. 微观结构研究材料的微观结构研究是材料性能研究中的一个重要方面，能够为材料的性能优化和改进提供重要依据。
通过电子显微镜、X射线晶体学等手段研究材料的晶体结构、晶界、缺陷等方面的信息，能够提高材料的强度、硬度、耐磨性等性能。
3. 功能性能研究材料的功能性能研究是材料应用研究的重点。
例如，用于电子组件中的导电材料，需要研究其电导率、耐高温性能以及不同温度下的线性膨胀系数等。
航空器结构强度分析研究
航空器结构强度分析研究航空器的结构强度在机器的性能和安全方面都具有至关重要的作用。
强度分析研究是为飞机设计、生产、维修等经验提供科学依据的重要手段。
本文将从三个方面探讨航空器结构强度分析研究，包括强度分析的基础概念、分析方法和现代化技术应用。
一、强度分析的基础概念强度分析是指对飞机的机身、部件及其负荷和应力状态的分析和计算，以评估其结果的判断飞机结构是否具有足够的强度。
针对航空器，强度分析通常牵涉到两个主要的研究方向，即强度裕度分析和疲劳寿命评估。
强度裕度是指材料的极限承载能力与实际荷载之比或飞机部件设计强度与实际应力状态之比的差异，也就是“安全余量”。
对于几乎所有的航空器和飞行器组件，都需要同时满足强度和刚度。
强度裕度分析需要对应力=应力/截面积这个公式进行计算，从而确保飞机的部件能够承受规定的最大负荷。
而疲劳寿命评估通常是指在飞机使用过程中产生的结构应力和反复载荷这样的因素。
因此，疲劳寿命评估需要考虑以下几个方面：疲劳损伤机理、实际载荷负荷历史、材料特性和构件尺寸规格。
只有通过分析疲劳性能，才能确保飞机在长期使用中没有结构疲劳问题。
二、强度分析的分析方法在进行强度分析的时候，需要牢记以下三个原则：一是应使用比实际载荷大的载荷，即载荷为设计载荷加上它的安全余量，以便确定最坏的应力状态；二是应考虑所有可能的载荷组合，包括飞机的重量、失速或过度载荷时的附加载荷、颤振、地面载荷和操作载荷，例如起飞，加速，高空飞行，迫降和着陆等；三是应对结构的所有部分进行强度分析，包括机翼，机身，引擎架，起落架等。
强度分析的方法通常是基于有限元法或统计方法来计算出结构的应力及其分布状态。
其中有限元法可以更加精确地模拟不同部件的应力和变形，并添加实时边界条件和荷载历史。
同时，有限元法也可以精确地模拟部件间的力学振动和飞行时的噪声声理。
而统计方法的方法则是通过记录机器在使用过程中受到的各种载荷作用及部件的应力和变形情况等，通过数据处理方法来估计机器的强度损伤程度。
6063热导率
未来研究方向与趋势
微观结构与热导率关系
未来的研究将更加深入探讨6063铝合金的微观结构（如晶粒大小、相组成等）对热导率的影响机制，为优化其热导 率提供理论支持。
跨学科合作与新方法
促进不同学科之间的合作和交流，将有助于发现新的研究方法和思路，进一步推动6063铝合金热导率的研究。
研究目的和意义
研究目的
通过对6063铝合金的热导率进行实验测量和理论计算，分析其热导率的影响因素和变化规律，为优 化材料性能和使用提供理论支持。
研究意义
通过对6063铝合金热导率的研究，有助于深入了解该材料的导热性能和力学性能之间的关系，为材料 设计和应用提供理论依据，同时也有助于提高航空、航天、汽车等领域的能源利用效率和安全性。
热导率在6063铝合金中的其他应用
热导率与复合材料制备
在制备6063铝合金复合材料时，高 热导率有助于实现均匀传热，促进界 面反应，提高复合材料的整体性能。
热导率与焊接工艺
焊接是连接铝合金构件的重要手段。 高热导率有助于提高焊接速度，减少 热量输入，降低焊接变形，提高焊接 质量。
05
研究展望与未来发展趋势
湿度
杂质和缺陷
湿度对一些材料的热导率有一定影响，因 为湿度会影响材料中的水分含量，从而影 响热量的传递。
材料中的杂质和缺陷可能会影响热量的传 递，从而影响热导率。
03
6063铝合金的热导率
6063铝合金的基本特性
6063铝合金是一种常见的铝合金材料，具有优良的加 工性能和机械性能，广泛用于建筑、航空、汽车等领 域。
04
热导率在6063铝合金中的应用
中国航空工业集团公司北京航空材料研究院2016年校园招聘
中国航空工业集团公司北京航空材料研究院2016年校园招聘（事业编制员工）一、单位介绍中国航空工业集团公司北京航空材料研究院（简称中航工业航材院）成立于1956年，是国内唯一面向航空，从事航空先进材料应用基础研究、材料研制与应用技术研究和工程化研究的综合性科研机构。
研究院主要从事飞机、发动机和直升机用先进材料、工艺、检测评价技术研究，具有高性能材料的小批量生产和高难度重要部件的研制与开发能力，承担着大量国家重点科研项目和军民两用技术研发项目。
航材院研究范围涵盖金属材料、非金属材料、材料制备与工艺、材料性能检测/表征及评价、材料建模与工艺仿真等17个领域的60余个专业，并拥有一批国家级、省部级的实验室和技术中心,以及百慕高科、中航新材、中航伊萨、百慕合金、百慕合力等主要控股子公司。
航材院现有员工2000余名，其中中科院院士2名，工程院院士2名，国家级有突出贡献专家6名，511人才工程8名，政府特殊津贴专家89名，博士生导师18名，国内知名材料专家和学术带头人100余人。
设有研究生部和博士后流动站，具有多学科博士、硕士学位授予权。
2014年，航材院实现收入超过46亿元，利润超过4亿元，实现了新的跨越式发展。
北京航空材料研究院将深入贯彻落实科学发展观，坚持“以人为本，和谐有序，共同发展”的核心价值观，实施“创新，凝聚，扩展”的发展战略，努力实现“引领航空材料技术，打造高新材料产业”的宏伟愿景，成为国内领先、国际先进的研究院！热烈欢迎优秀学子加入航材院的大家庭！二、编内员工福利（1）事业编制事业身份，解决北京市户口（2）院福利住房补贴（1000—1200元/月）、公积金、安家费、高温假期、疗养补贴（4000元/年）、免费班车、低价宿舍（两人一间独立卫生间150元/月）、年度体检、劳动保护用品等其他福利：博士租房补贴、青年伙食补贴等（3）工会福利食用油、过节费、爱心基金、女工特殊保险等（4）工团及各类社团两年一次职工运动会、阳光关爱工程（爱家、亲子、健康、连心）、青春手牵手；排球、羽毛球等各类专项比赛；摄影、集邮等各类协会活动。
科技部公布973计划立项项目清单 共批准94个项目
中国人民解放军国防科学技术大学
中国人民解放军国防科学技术大学
2011CB013300
人体运动功能重建的生机电一体化科学基础
朱向阳
上海交通大学
上海市科学技术委员会教育部
2011CB013400
机械装备再制造的基础科学问题
张洪潮
大连理工大学
教育部
2011CB013500
大型水利水电工程高陡边坡全生命周期性能演化与安全控制
教育部浙江省科学技术厅
2012CB719900
高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法
单杰
武汉大学
教育部
2012CB720000
行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究
崔平远
北京理工大学
工业和信息化部
2012CB720100
大型客机座舱内空气环境控制的关键科学问题研究
陈清焰
天津大学
教育部天津市科学技术委员会
祝之明
中国人民解放军第三军医大学
中国人民解放军总后勤部卫生部重庆市科学技术委员会
2012CB517900
儿童孤独症的遗传基础及其致病的机制研究
夏昆
中南大学
湖南省科学技术厅教育部
2012CB518000
重大心血管疾病相关GPCR新药物靶点的基础研究
肖瑞平
北京大学
教育部
2012CB518100
严重创伤重要组织器官修复再生的细胞与分子机制研究
付小兵
中国人民解放军总医院
中国人民解放军总后勤部卫生部
2012CB518200
高原低氧环境的快速习服与长期适应机制研究
范明
中国人民解放军军事医学科学院基础医学研究所
航空航天工程的设计与实现研究
航空航天工程的设计与实现研究航空航天工程是一个关乎国家安全和民生的重要产业，随着科技的不断进步，航空航天工程的设计与实现也不断得到提高。
本文将从材料选择、模拟设计、加工制造、试飞测试等角度全面探讨航空航天工程的设计与实现研究。
一、材料选择材料是航空航天工程设计与实现的基础。
在设计初期，需要评估材料的物理性、化学性和力学性能，以确定与设计需求最佳匹配的材料。
在材料的选择上，需要考虑以下几个方面：1. 强度和轻量化在航空航天工程制造中，轻量化是一条永不止步的路，航空航天器越轻，可携带的燃油和载荷就会越多。
材料的强度和密度是轻量化的两个重要因素，因此需要选择重量低、强度高的材料，比如碳纤维复合材料。
2. 耐高温性能高温是航空航天器面临的一个主要问题，因此材料的耐高温性能也是影响选择的重要因素。
例如，航空发动机的叶片需要承受高温和高压的环境，通常使用镍基高温合金。
3. 耐腐蚀性能在航空航天工程中，航空器经常会受到氧化、腐蚀等作用，因此需要选择具有较好的耐腐蚀性能的材料。
例如，铝合金是一种具有良好耐腐蚀性的材料，通常用于制造外壳和机身。
二、模拟设计在航空航天工程中，模拟设计是一个必不可少的环节。
模拟设计可以帮助工程师快速地了解产品的设计性能，减少制造缺陷，并为产品的实际制造奠定基础。
1. 热力学仿真航空航天工程通常需要考虑热性能问题，热力学仿真可以通过计算机模拟来优化产品的热性能。
例如，在设计发动机时，可以通过热力学仿真来优化发动机结构，提高发动机的热效率。
2. 结构力学仿真结构力学仿真可以预测产品在不同负载下的变形和应力等情况，从而提供更准确的设计数据。
例如，在航天器的设计中，可以通过结构力学仿真来优化飞行器的结构，保证其在重力和惯性力作用下的稳定性。
三、加工制造加工制造是航空航天工程设计与实现的最后一环节，也是技术上最具挑战性的部分。
1. 数控加工在航空发动机制造中，需要对航空发动机零部件进行精密的加工，这通常需要采用数控加工技术。
功能基元序构的高性能材料基础研究重大研究计划2019年度项目指南
功能基元序构的高性能材料基础研究重大研究计划2019年度项目指南功能基元序构的高性能材料是指以功能基元为基本单元，通过空间序构构成具有突破性、颠覆性宏观性能的高性能材料。
“功能基元”是在原子/分子层次和宏观性能之间引入的具有特定功能的中间结构层次，序构指人工设计制造的特定结构，如有序结构、长/短程有序、梯度结构等。
功能基元序构的材料可以突破元素种类的限制，为探索具有变革性和颠覆性的高性能材料提供了更大的空间。
一、科学目标本重大研究计划瞄准材料科学前沿，通过功能基元序构构建高性能新材料，满足信息、结构、能源和极端服役条件对材料的需求，解决其中的关键科学问题与技术问题，揭示功能基元序构的材料中蕴含的规律，建立相应的理论，发展材料设计的新原理和先进制备技术，逐步实现按需设计变革性和颠覆性新材料的目标，提高我国在材料科学领域的整体创新能力。
二、核心科学问题本重大研究计划将组织材料、信息、数理、化学等学科的科学家共同开展研究，拟解决的核心科学问题如下：（一）功能基元的本征特性（如物理化学性质、微纳结构、形态、尺寸、分布等）对宏观性能的影响规律及其调控机理。
明确功能基元（如铁电畴、铁磁畴、孪晶、组分、结构、低维量子材料、人工谐振单元等）与材料的宏观性能（如力、热、光、声、电、磁）之间的关联，发现和构筑影响材料宏观新奇物性的关键功能基元。
（二）序构对材料宏观性能优化增强的作用规律。
序构（如有序结构、长/短程有序、梯度结构、无序结构等）引发的功能基元间的耦合、增强效应；明晰序构影响材料宏观性能的物理机制。
（三）功能基元序构的协同关联效应。
揭示功能基元序构的协同关联作用机制；发现超越功能基元本身的高性能，甚至全新性能；阐明“功能基元+序构”与宏观性能的关联；建立按需设计功能基元序构的高性能材料的方法。
（四）功能基元序构的高性能材料的制备科学与表征技术。
发展“自上而下”、“自下而上”制备功能基元序构的高性能材料的新方法与新技术，发展人工序构材料的结构和性能表征技术，探索其中的科学问题。
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项目名称：航空高性能铝合金材料的基础研究首席科学家：张新明中南大学起止年限：2012.1-2016.8依托部门：湖南省科技厅教育部一、关键科学问题及研究内容3.2 主要研究内容3.2.1 三类高性能铝合金的成分与组织模式设计本项目以调整铝合金主成分设计方向为突破口，增加高固溶度元素含量，降低低固溶度元素含量，消除恶化综合性能的残余结晶相，并引入可形成共格多元弥散相的过渡族和稀土特定微量元素，创新设计新一代高性能铝合金成分，确立高强高韧高淬透、超强高韧耐蚀、中强高耐损伤的多相适配微结构模式，形成三类铝合金原型，为此需要开展下列研究工作，重点研究解决科学问题1（新型高淬透性过饱和固溶体与第二相的形成、演变及其强韧化作用）和科学问题2（复杂环境下铝合金耐损伤、抗腐蚀多相微结构的适配模式设计与调控机理）。
（1）高强高韧高淬透性铝合金成分与组织模式设计●研究Al-Zn-Mg-Cu系高Zn、低Cu、低Mg富铝区的相平衡与温度和成分的关系。
●研究Al-Zn-Mg-Cu系合金析出转变动力学—成分关系，确立淬火温区稳定、时效温区析出成分区域。
●研究高强铝合金淬透性和析出强韧化与成分的关系，设计高淬透高强高韧的新型铝合金成分。
●研究过渡族和稀土元素影响共格相界向非共格相界转变的规律及机理、新型弥散相影响再结晶的规律及机理。
●研究淬火界面形核析出规律、多相界面协同调控淬透性与强韧性的作用，确立高淬透高强高韧的多相适配微结构模式。
（2）超强高韧耐蚀铝合金成分与组织模式设计●研究Al-Zn-Mg-Cu合金高Zn、低Cu、低Mg富铝区主成分对析出第二相及其与基体电位差、极化行为的影响规律，设计新型超强铝合金主成分。
●研究过渡族与稀土元素复合添加对Al3Zr晶体结构及热稳定性的作用规律，确立新型多元弥散相，设计超强铝合金的微合金化成分。
●研究新型多元铝化物共格弥散相抑制铝基体再结晶作用规律，揭示共格弥散相对强韧性和耐蚀性的影响规律及机理。
●研究基体晶界和第二相对耐蚀性和强韧性的协同作用及机理，确立超强高韧耐蚀的多相适配微结构模式。
（3）中强高耐损伤铝合金成分与组织模式设计●研究合金主元素（Cu、Mg、Li）与微量元素（Er、Zr）对耐损伤性能的影响规律与机理，设计新型耐损伤铝合金的成分。
●研究诱导裂纹偏转的耐损伤组织与织构组态及其形成机理，探明提高耐损伤性能的基体组织模式。
●研究第二相种类（初生相、弥散相、沉淀相）、状态（共格、半共格、非共格）、形貌（球状、条状等）与分布对耐损伤性能的影响规律与模型，揭示多类第二相提高疲劳裂纹扩展阻力的协同机制。
●研究耐损伤特征第二相及界面结构的适配模式，发展耐损伤组织模式设计理论。
3.2.2 三类高性能铝合金材料的均匀制备为了突破大飞机急需的大规格高性能铝合金材料均匀制备技术瓶颈，本项目从成分和制备过程多种物理场两个方面协同调控宏/细观组织性能均匀性，形成高性能铝合金材料的成分与多场协同调控制备理论。
发展三类高综合性能铝合金材料制备原理与方法。
为此需要开展下列研究工作，重点解决科学问题3（材料组织与性能宏/细观均匀性的制备多场调控规律及机理）。
（1）高性能铝合金铸锭及均匀化热处理组织与成分的宏/细观不均匀性及其调控●研究高性能铝合金在半连续大规格铸锭组织、成分的宏观不均匀性及其形成规律，揭示冶金过程的传输（传热、传质、动量传递）非均匀性形成机理。
●利用超声铸锭的前期研究基础和工程化研究平台，研究高性能铝合金在超声外场下温度过冷和成分过冷特性，揭示合金成分－凝固过冷－超声外场的关系及机理，寻求成分与超声外场协同调控铸锭组织与成分宏/细观均匀性的方法。
●研究高性能铝合金大规格铸锭组织、成分的宏/细观不均匀性对淬透性、强韧性、耐蚀性、耐损伤性能的影响规律，揭示大规格铸锭组织、成分遗传影响规律。
●研究均匀化热处理对共格弥散相晶内/晶界细观均匀分布的调控作用规律与机理，建立调控方法。
（2）高性能铝合金形变组织的宏/细观不均匀性及其调控●研究非对称内剪切轧制（龙形轧制）应力－应变分布规律，建立龙形轧制稳态剪切变形调控方法。
●研究龙形轧制剧烈内剪切变形条件下的晶粒分裂和第二相破碎机制、晶界特性、{111}织构形成机理，形成龙形轧制组织、织构调控原理与方法。
●研究龙形轧制对韧性、耐蚀性、抗疲劳、耐损伤性的影响规律，探明龙形轧制应力场、温度场对形变组织与性能宏/细观均匀性的调控作用。
●研究大压下量控温轧制形变对基体晶粒形状、织构不均匀性的影响规律和机理，确立超厚截面材料强变形组织均匀性的多场调控方法。
（3）高性能铝合金热处理组织的宏/细观不均匀性及其调控●研究多级固溶对厚截面材料回复/再结晶组织细观不均匀性的调控作用规律与机理，确立调控晶界角度分布的固溶热处理方法，●研究厚截面材料淬火非均匀换热的时间与空间分布对组织和性能宏/细观不均匀性的影响规律与机理，确立淬火过程中快速均匀冷却调控原理与方法。
●研究厚截面材料淬火非均匀温度场与第二相析出动力学效应对多相组织宏/细观不均匀性的耦合影响规律与机理，研究界面传热对淬火残余应力的影响规律，建立保证不同厚度材料淬透与残余应力最小的调控方法；●预变形（拉伸、压缩）对消减残余应力的影响规律，建立调控方法。
●研究厚截面材料多级积分时效非均匀温度场与高温回归动力学效应对多相组织宏/细观不均匀性的耦合影响规律与机理，确立多相适配微结构宏/细观均匀性的调控原理与方法。
二、预期目标4.1 总体目标调整铝合金体系主合金元素总含量不断提高的原有设计方向，设计新的主合金成分，引入微量元素，发展高性能铝合金成分与多相适配微结构的设计理论，形成三类铝合金材料原型；发展高性能铝合金大规格材料宏/细观均匀性调控方法，突破制备技术瓶颈，为制备出大飞机工程急需的高性能铝合金材料提供指导。
形成高性能铝合金的研究队伍与基地；支撑我国航空工业的持续发展，并可应用于其他战略性新兴产业。
4.2 五年预期目标创新发展宏/细观组织性能均匀的优异特征性能铝合金成分设计与制备理论，发展高强高韧高淬透性、超强高韧耐蚀、中强高耐损伤三类新型铝合金；发展高性能铝合金组织与性能宏/细观均匀性的调控方法，制备航空重大工程急需的高性能铝合金材料；满足国家航空制造产业对高性能铝合金的重大需求。
1）理论目标（1）发展以合金元素固溶度为准则，基于原子交互作用、相平衡和析出转变的高性能铝合金成分设计理论。
（2）发展基于基体、第二相及晶界结构差与电位差的耐蚀多相适配微结构模式设计理论和方法。
（3）发展基于多尺度第二相、相界与位错交互作用的耐损伤多相适配微结构模式设计理论和方法。
（4）发展高性能铝合金材料组织与性能宏/细观均匀性的成分与多场协同调控理论和方法。
2）技术目标（1）形成高强高韧高淬透性新型铝合金原型，韧性比现有材料水平提高20%以上（2）形成超强高韧耐蚀新型铝合金原型，耐应力腐蚀性能关键指标比现有材料水平提高30%以上。
（3）形成中强耐损伤新型铝合金原型，耐损伤性关键指标比现有材料水平提高25%以上。
（4）研制大飞机急需的三类典型高性能铝合金材料。
性能达到国外同类材料的水平，三维方向上性能差异≤10%；可广泛用于航空航天、交通运输、武器装备等领域。
3）论文专著、专利与获奖发表论文200篇，其中SCI、EI源刊物150篇，专著2～3本，申报专利20～30项，获省部级以上奖励2～3项。
4）人才与基地培养出一批中青年学术带头人，造就一支队伍，建设高性能铝合金材料创新研发基地，提升我国高性能铝材研发的创新能力。
三、研究方案5.1 学术思路我国大飞机所需的高性能铝合金材料目前存在的主要问题是综合性能和均匀性不能满足设计要求。
原有铝合金体系主合金元素含量不断提高，低固溶度元素含量过高，难以彻底溶于铝基体，残余结晶相多，过饱和固溶体淬火过程中易分解，降低时效强化效应，导致强度与淬透性、韧性、耐蚀性、耐损伤性之间的矛盾突出，并且随着材料规格的增大，组织与性能宏/细观不均匀性愈益显著。
本项目解决这些问题的总体思路是：在我们前期对铝合金体系主合金成分调控与微量元素作用研究的基础上，以合金元素固溶度为准则，调整主合金元素含量不断提高的原有设计方向（如降低铜含量），并引入可形成共格多元弥散相的过渡族和稀土特定微量元素，寻求并确立新的多元过饱和固溶体与第二相，设计新型高性能铝合金的主合金成分和微合金成分；并在新的固溶体（基体）和第二相的基础上，研究高淬透性、高韧耐蚀、高耐损伤的多相微结构形成与演变规律和调控方法，确立高性能铝合金的多相适配微结构的最佳模式，形成新型高性能铝合金的原型。
在创新设计与优化合金成分的基础上，揭示合金成分和多种物理场对凝固、塑性加工、热处理多相组织宏/细观均匀性的交互作用规律和机理，发展高性能铝合金材料组织与性能宏/细观均匀性的调控方法，突破大规格高性能新型铝合金材料的制备瓶颈。
5.2 技术途径针对三类不同强度级别合金的成分与多相微结构设计和三类材料组织与性能的宏/细观均匀性调控，本项目的技术途径是：新型合金成分设计（包括大飞机急需材料的成分优化设计）→实验室小试→工程化平台中试→产业转化。
基本出发点是设计新的主合金成分，并引入可形成共格多元弥散相的过渡族和稀土特定微量元素，形成析出可控的新型过饱和固溶体和第二相，确立发展高性能铝合金的新途径。
1）发展高强高韧高淬透性铝合金的技术途径我们前期研究发现，在Al-Zn-Mg-Cu系合金元素总量不变的情况下，采用高Zn或低Mg或低Cu的主合金成分调控方法，调控固溶过程的再结晶宏/微织构组态，能使该类合金在具备超高强度的同时，获得较高韧性和淬透性指标，获得了发明专利，这为本项目开展新型高强高韧高淬透性铝合金的研究打下了重要的基础。
本项目的技术途径：改变Al-Zn-Mg-Cu合金体系提高主合金元素总量增加第二相强化效应的设计方向，采用降低Cu/Mg、提高Zn/Mg的合金化方向设计新型合金的主成分，改变合金体系的多相平衡与相变特征；引入特定微量元素，形成新型多元铝化物共格弥散相，影响时效析出早期溶质原子团聚行为；基于新的主合金成分与微合金化成分设计高强高韧高淬透性铝合金体系。
通过研究，探明该合金系中Zn、Mg、Cu主合金元素总量及Cu/Mg、Zn/Mg对凝固相平衡、铸态和固溶态导热性的影响规律，为外场熔铸调控铸锭成分与组织均匀性、淬火调控厚截面材料淬透深度提供基础数据；揭示新型多元铝化物共格弥散相调控过饱和固溶体小角度晶界分布特性、进而影响析出行为的规律与机理，探明特定微量元素的固溶原子对时效析出早期溶质原子团聚及析出序列的影响规律与机理，探索微量元素调控析出行为的新途径；揭示新型过饱和固溶体的析出强化相、新型多元铝化物共格弥散相和晶界/亚晶界组态对强韧性能的影响规律；综合上述基于新型过饱和固溶体和析出相形成及其强韧化作用机理的研究结论，设计新型高强高韧高淬透性铝合金的成分和组织模式，突破Al-Zn-Mg-Cu系合金的强韧性和淬透性指标，形成具有自主知识产权的高强高韧高淬透性铝合金原型。