轻合金技术新进展

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轻质高强Mg-Li基复合材料研究进展

轻质高强Mg-Li基复合材料研究进展

2018年 8月下 世界有色金属217收稿时间:2018-07基金项目:本文系湖南有色金属职业技术学院校级课题“超细YAl2p增强镁锂基复合材料温轧及其显微组织演变规律的研究”阶段性成果。

作者简介:王红亮,男,生于1988年,汉族,湖南衡阳人,硕士,研究方向:高性能金属材料制备与加工。

轻质高强Mg-Li 基复合材料研究进展王红亮,邱智海(湖南有色金属职业技术学院,湖南 株洲 412006)摘 要:Mg-Li合金因具有低密度、高比强度和比刚度、优异的吸震和抗电磁屏蔽性能,在追求轻量化的诸多工业领域具有广阔的应用前景。

但Mg-Li合金本身强度太低,不能满足其作为结构材料的需要。

本文综述了Mg-Li基复合材料常见的基体和增强体,同时分析了Mg-Li基复合材料最新进展。

关键词:Mg-Li合金;复合材料;研究进展中图分类号:TB33 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2018)16-0217-2Study of Light Mg-Li Matrix CompositeWANG Hong-liang,QIU Zhi-hai(Hunan nonferrous metals Career Technical College, Zhuzhou 412006,China)Abstract: The Mg-Li alloys have great potential for use in many industrial fields seeking lightweight due to their low density, high specific strength, high specific modulus and excellent anti-shock and electromagnetic shielding properties. However, their low strength and poor corrosion resistance limit their widespread applications. This paper reviewed the composite matrix and reinforcements and the fabricating technique and the microstructure and the properties of Mg-Li matrix composite.Keywords: Mg-Li alloy; Composite; review随着国家节能减排战略的提出及全球范围内出现能源紧张问题,轻量化是未来高科技产业器件和装置一个重要的发展方向。

科学技术部对十三届全国人民代表大会四次会议第4794号建议的答复

科学技术部对十三届全国人民代表大会四次会议第4794号建议的答复

科学技术部对十三届全国人民代表大会四次会议第4794号建议的答复文章属性•【制定机关】科学技术部•【公布日期】2021.07.06•【文号】国科建议高〔2021〕108号•【施行日期】2021.07.06•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】企业技术进步与高新技术产业化正文对十三届全国人大四次会议第4794号建议的答复国科建议高〔2021〕108号青海代表团:你们提出的《关于支持青海建设全国重要的轻金属合金材料基地的建议》收悉。

经认真研究,现答复如下。

轻金属合金(铝合金、镁合金、钛合金等)因其性能上的独特优势,被广泛应用于涉及国计民生的多个重要领域。

在发展高新技术、改造传统产业、增强综合国力等方面起着重要的作用。

多年来,科技部一直高度重视轻金属合金材料的基础研究与技术创新。

“十三五”期间,国家重点研发计划启动实施了“重点基础材料技术提升与产业化”和“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项,支持了“低成本高耐蚀钛及钛合金管材与高品质钛带制造技术开发及应用”“高性能铝合金大规格板带材制造与应用技术”“高性能镁/铝合金高品质铸件制备技术”“航空用先进钛基合金集成计算设计与制备”等轻金属合金相关领域项目,并且融合高通量计算/高通量实验/专用数据库三大技术,变革材料研发理论和模式,实现轻金属合金材料的研发向新的智能模式转变。

在“十四五”期间,国家重点研发计划已启动“先进结构与复合材料”重点专项,部署了“轻质高强金属及其复合材料”任务方向,围绕航空航天、军事装备、车辆交通、海洋工程、电子信息等高端装备轻量化制造对轻质高强金属及其复合材料提出的迫切需求,重点发展高强韧、耐高低温、耐蚀钛合金,先进铝合金及其大规格复杂构件制备技术,高性能镁合金,金属基复合材料设计制备与应用,结构复合材料设计成型与应用。

通过“基础研究-关键技术攻关-应用技术研究-典型应用示范”全链条设计,攻克材料成分创新设计、组织-性能协同调控、服役行为及大规格材料先进制备与应用技术等基础理论和关键技术,建立产品工业化批量生产标准和技术规范,建成产学研用紧密结合的从材料研发到工程应用的技术创新体系。

轻合金材料的应用及发展

轻合金材料的应用及发展

轻合金材料的应用及发展作者:胡豪来源:《企业技术开发·中旬刊》2015年第04期摘要:随着能源、资源和环境问题的日渐突出,以铝合金、镁合金、钛合金为代表的轻合金材料应用越来越广泛,轻合金材料已经成为与人类生活、生产和社会发展密不可分的重要材料。

文章介绍了轻合金材料的基本概念,综述了轻合金材料的种类、性能及其在社会各方面的应用,并对轻合金材料的发展前景进行了展望。

关键词:轻合金材料;种类与性能;应用现状;发展前景中图分类号:TG146.22 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)11-0051-02近年来轻合金材料发展迅速,在冶炼,加工,回收,应用和制造装备等多方面有重要研究进展,并取得了大量的产业化成果。

由于其具有特殊的优异性能和巨大的发展潜能,已经促使世界各国对轻合金材料的研究开发与推广应用越来越重视。

轻合金材料与钢铁材料不同,其开发应用隐含着相应国家的科技和经济实力,每个国家轻合金材料用量的多少,标志着一个国家航空航天及军事的实力,同时也体现了这个国家的综合实力。

因此,我们应不断探索研究,进一步挖掘轻合金材料的优异性能,推动我国科技与经济的发展。

1 轻合金材料的基本概念在介绍轻合金材料的基本概念之前,首先阐述一下轻金属的概念。

轻金属通常是指密度2 轻合金材料的种类、性能及应用由于目前轻合金材料一般是指铝合金、镁合金、钛合金,因此,主要对铝合金、镁合金、钛合金的性能及应用进行阐述。

2.1 铝合金铝合金是人们在生活和生产中最为常见的一种轻合金材料,它是以金属铝为基,通过添加一些合金元素形成的。

其主要合金元素有铜、锰、硅、锌、镁、锂等,此外还有铬、钛、镍、锆等辅加元素。

铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、线、型、自由锻件和模锻件等加工材(变形铝合金),也可加工成铸件、压铸件等铸造材(铸造铝合金)。

变形铝合金和铸造铝合金又可分为可热处理型铝合金材料和非热处理型铝合金材料两大类。

轻型合金超高速冲击防护性能和失效机理研究进展

轻型合金超高速冲击防护性能和失效机理研究进展

包 装 工 程第44卷 第21期 ·24·PACKAGING ENGINEERING 2023年11月收稿日期:2023-10-07基金项目:国家自然科学基金重点专项(U22A20188);国家自然科学基金(51974196,12302479);山西省科技重大专项(202101120401008);山西省基础研究计划(20210302124691) 轻型合金超高速冲击防护性能和失效机理研究进展张晓琼1,王涛1,2*(1.太原理工大学 机械与运载工程学院,太原 030024;2.太原理工大学 金属成形技术与重型装备全国重点实验室,太原 030024)摘要:目的 系统总结目前关于轻型金属合金及其复合层板在超高速冲击载荷作用下的冲击损伤模式和失效机理研究进展。

方法 搜集整理大量有关研究文献,从实验技术、轻型合金的超高速冲击下可视性的实验现象,以及高应变率加载条件下材料的微观组织结构演化机理三方面对最新研究进展进行梳理与总结。

结论 指出了目前轻型合金超高速冲击性能研究中的不足,并提出了未来研究方向的建议,为该领域轻质防护结构设计未来的研究方向提供了参考。

关键词:铝合金;镁合金;钛合金;超高速撞击;Whipple 结构;冲击防护;失效机理 中图分类号:TB484;O389 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2023)21-0024-12 DOI :10.19554/ki.1001-3563.2023.21.004Research Progress on Hyper Velocity Impact Protection and FailureMechanism of Lightweight AlloyZHANG Xiao-qiong 1, WANG Tao 1,2*(1. College of Mechanical and Vehicle Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; 2. State Key Laboratory of Metal Forming Technology and Heavy Equipment, Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024, China) ABSTRACT: The work aims to summarize the current research progress on impact damage modes and failure mechanisms of light metal alloys and composite laminates subject to hyper velocity impact loads. A large amount of relevant literature was collected and summarized and the latest research progress was sorted out and summarized from experimental techniques, experimental phenomena of visibility of light alloys under hyper velocity impact, and microstructure evolution mechanism of materials under high strain rate load. The shortcomings of current research on hyper velocity impact properties of light alloys are pointed out and some suggestions are put forward for future research directions, which can provide reference for future research directions of lightweight protective structure design in this field.KEY WORDS: aluminum alloy; magnesium alloy; titanium alloy; hyper velocity impact; Whipple structure; impact protection; failure mechanism在航空航天等领域中开展先进结构的设计时需要考虑材料的4类特性:性能、成形性、环保以及成本[1]。

轻合金电致塑性成形技术研究进展

轻合金电致塑性成形技术研究进展

文章编号:1001-4934(2020)04-0056-08轻合金电致塑性成形技术研究进展李晓光】,杨文兵2,单易】,张艳苓3,李细锋2(1.中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,辽宁沈阳110043;2.上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院,上海200030;3.中国航空制造技术研究院,北京100024)摘要:轻合金室温难变形的特性在一定程度上限制了其广泛应用,而电致塑性成形技术在提高轻合金塑性、解决其成形性能差等方面具有较大优势。

在传统金属材料电致塑性效应研究基础之上,综述了铝、镁、钛等典型轻合金电致塑性成形机理的研究进展,并对电致塑性成形工艺应用的研究情况进行了介绍。

总结了轻合金电致塑性成形机理及应用研究的不足。

关键词:轻合金;电致塑性效应;塑性成形中图分类号:TG146.2文献标识码:ADevelopment of electroplastic forming technique for light alloysLI Xiao-guang,YANG Wen-bing,SHAN Yi,ZHANG Yan-ling,LI Xi-fengAbstract:The poor deformation characteristics of light alloys at room temperature limit their wide application.The electroplastic forming technology has great advantages in improving the plasticity of light alloys and solving their bad formability.In this paper,based on the electroplastic effect of traditional metal materials the research progress of typical light alloys,such as aluminum,magne­sium and titanium alloys,is reviewed.Furthermore,the application of electroplastic forming tech­nology is introduced.The mechanism of electroplastic forming light alloys and the shortcoming of application investigations are summarized.Key words:light alloys;electroplastic effect;plastic formingo引言铝、镁、钛等密度不高于4.5g/mm3的金属通常被称为轻金属,相应的合金材料则被称为轻合金。

轻合金高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备研发生产方案(一)

轻合金高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备研发生产方案(一)

轻合金高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备研发生产方案一、背景随着制造业的飞速发展,轻合金材料在汽车、航空航天、电子通信等领域的应用越来越广泛。

其中,高压、低压、挤压、差压和半固态等铸造工艺在轻合金制造中扮演着关键角色。

然而,当前市场上,工艺与装备的结合尚存在诸多不足,急需升级与改进。

本方案旨在提供一种全面、先进的轻合金铸造工艺与装备研发生产方案。

二、工作原理1.高压铸造:通过高压注射器将液态轻合金注入模具,冷却后获得所需形状的铸件。

此方法适用于生产大型、结构复杂的轻合金部件。

2.低压铸造:在低压下将液态轻合金注入模具,使其缓慢冷却凝固。

此方法适用于生产中小型、对细节要求高的轻合金部件。

3.挤压铸造:将液态轻合金注入模具,通过外部压力将金属填充到模具的细微部分,冷却后获得精确形状的铸件。

此方法适用于生产需要高精度、高强度的小型轻合金部件。

4.差压铸造:利用外部气压或真空度与模具内部气压的差异,将液态轻合金吸入模具,冷却后获得铸件。

此方法适用于生产大型、结构复杂的轻合金部件,能够减少气孔等缺陷。

5.半固态铸造:将轻合金在凝固点附近进行搅拌,使其处于半固态状态,然后注入模具。

此方法适用于生产具有特殊性能要求的大型轻合金部件,如飞机起落架等。

三、实施计划步骤1.市场调研与需求分析:深入了解各行业对轻合金铸造工艺与装备的需求,为研发提供方向。

2.技术研究与开发:结合现代制造技术,对高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备进行深入研究,开发具有自主知识产权的技术。

3.工艺优化与实验验证:根据市场需求和技术研究结果,对各种工艺进行优化调整,并通过实验验证其有效性。

4.装备设计与制造:根据优化后的工艺需求,设计相应的铸造装备,确保其高效、稳定和安全。

5.市场推广与应用:将研发成功的工艺与装备推向市场,提供技术支持和售后服务,确保客户能够充分利用其价值。

四、适用范围本方案适用于汽车、航空航天、电子通信等行业的轻合金铸造工厂,为其提供全面、先进的铸造工艺与装备解决方案。

绿色低碳铝合金产品关键技术开发与应用

绿色低碳铝合金产品关键技术开发与应用

绿色低碳铝合金产品关键技术开发与应用1.引言1.1 概述绿色低碳铝合金产品是指以铝为基础材料,通过减少能源消耗、降低环境污染和节约资源的方式进行研发和生产的铝合金制品。

近年来,随着环境保护意识的增强和可持续发展理念的普及,绿色低碳铝合金产品的研发和应用已成为铝合金行业的发展方向。

铝合金在工业生产和日常生活中起着重要的作用,具有轻质、高强度、耐腐蚀等诸多优点,广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、电子电器等领域。

然而,铝合金产品在制造过程中会产生大量二氧化碳等温室气体排放,对环境造成严重污染。

为了降低铝合金制造过程中的环境影响,绿色低碳铝合金产品的研发显得尤为重要。

绿色低碳铝合金产品的关键技术开发主要包括以下几个方面:首先,通过改变合金配比优化熔炼工艺,减少能耗和污染物排放;其次,研发高效节能的铝材加工工艺,提高产品成品率和材料利用率;还有,探索新型的绿色涂层技术,增加产品的表面保护层,延长使用寿命。

绿色低碳铝合金产品的应用领域非常广泛。

在航空航天领域,绿色低碳铝合金产品可以减轻飞机结构负荷,提高燃油利用率,降低碳排放。

在汽车制造行业,绿色低碳铝合金产品具有良好的冲击吸能性和强度,可以在碰撞时起到保护作用。

在建筑领域,绿色低碳铝合金产品可以用于门窗、墙板等部位,具有轻便、耐久的特点。

在电子电器行业,绿色低碳铝合金产品可以制造轻薄的电子产品外壳,提高产品的性能和可靠性。

总之,绿色低碳铝合金产品的关键技术开发和应用能够有效降低铝合金制造过程中的环境污染和能源消耗,符合可持续发展的要求。

随着科技的不断进步和创新的推进,相信绿色低碳铝合金产品将在未来取得更加广泛的应用和发展。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面:2. 正文:2.1 关键技术开发:- 材料研发:介绍绿色低碳铝合金产品的研发目标和要求,探讨研究铝合金材料的新型配方和制备工艺,以提高产品的性能和降低对环境的影响。

- 工艺创新:介绍铝合金产品生产过程中的关键工艺和技术创新,如阳极氧化、塑性成形等方法的改进,以减少能源消耗和废弃物产生。

科技成果——新型轻量化高强度铸造铝合金材料

科技成果——新型轻量化高强度铸造铝合金材料

科技成果——新型轻量化高强度铸造铝合金材料技术领域先进材料技术开发单位中国航空工业集团有限公司兰州飞行控制有限责任公司技术概述新型轻量化高强度铸造铝合金材料是由航空工业兰飞在军民融合项目产业化推进过程中,充分利用军用合金技术,基于我国和国外相关高强度铸造铝合金技术,并充分利用公司航空军用铸造铝合金技术沉淀,通过合金配方研究、成分功能分析、配比调整和优化,以及生产技术的完善和固化等措施,研制出的新型轻量化高强度铸造铝合金材料;该技术产品契合了国家军民融合发展战略,顺应了时代对材料轻量化高强度的要求。

ZL270LF铸造性能和综合机械性能优于国产已公布的铸造铝合金材料,性价比较高,铸造成形方法多,市场需求广阔,抗拉强度达到450MPa以上,且具有优良的延展性。

同时,综合机械性能优于国外已公布的铸造铝合金材料,综合性能达到国内领先水平。

技术指标抗拉强度:≥450MPa屈服强度:≥350MPa延伸度:≥10%硬度:≥120HB比强度:166.7技术特点该材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度均优于国内铸造铝合金材料,而抗拉强度、屈服强度、比强度也优于结构钢、灰铸铁、低牌号球铁、20#钢。

先进程度国内领先水平,优于国外已公布的相关铸造铝合金的性能技术状态批量生产、成熟应用阶段适用范围可广泛应用于军用航空和其他军工领域,更是新能源汽车、高铁、动车等民用行业轻量化进程中不可多得的轻量化优选材料。

专利状态合金配方和熔炼工艺已申请发明专利合作方式公司将以高强度铸造铝合金技术为基础,通过合成、供给合金材料,输出生产工艺技术、质控标准和管理标准,培育和建立广泛的产品铸造生产产业联盟,实现项目的产业化发展。

预期效益轻量化是汽车产业未来15年发展的七大技术路线图之一,是国家汽车产业发展的战略重点,也是世界各国汽车制造商核心竞争力的体现。

近年来,在政策和市场的双重驱动下,新能源汽车呈现井喷式发展。

2017年我国新能源汽车销量达77.7万辆,2018年更是保持了强劲的增长势头;至2020年,重点区域轻量化新能源汽车用量要达到80%,年产销量将达到目200万辆,该材料的市场前景非常广阔。

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轻合金技术新进展铝、镁、钛等金属的密度小,分别为2.7g/cm3、1.7g/cm3、和4.5g/cm3、,因此,这几种金属通常被称为轻金属,其相应的铝合金、镁合金、钛合金则称为轻合金[1,2]。

铝合金具有比重小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点,已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门,是轻合金中应用最广、用量最多的合金[3~5]。

镁合金具有比重小,比强度、比刚度高,阻尼性、切削加工性、导热性好,电磁屏蔽能力强,尺寸稳定,资源丰富,易回收,无污染等优点,因此,在汽车工业、通信电子工业和航空航天工业等领域正得到日益广泛的应用,近年来全世界镁合金产量的年增长率高达20%,显示出了极为广泛的应用前景[1,15]。

钛合金比重小、耐蚀性好、耐热性高、比刚度和比强度高,是航天航空、石油化工、生物医学等领域的理想材料;同时,钛的无磁性、钛铌合金的超导性、钛铁合金的储氢能力等特性,使得钛合金在尖端科学和高技术方面发挥着重要作用[1,32]。

本文简要综述目前国内外在轻合金方面的研究开发、应用现状及最新进展,分析了我国在轻合金材料发展及其应用方面存在的问题,提出了今后一段时间我国在轻合金材料研究、开发与应用方面的对策。

-、铝合金1.铝合金的发展铝合金是一种较年轻的金属材料,在20世纪初才开始工业应用。

第二次世界大战期间,铝材主要用于制造军用飞机。

战后,由于军事工业对铝材的需求量骤减,铝工业界便着手开发民用铝合金,使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门,应用到人们的日常生活当中。

现在,铝材的用量之多,范围之广,仅次于钢铁,成为第二大金属材料。

铝材应用的迅速发展是世界铝工业界不断开发新的铝合金材料的结果[3~5]。

表1列出了铝合金的特性及主要应用领域[2]。

铝合金的发展可追溯到1906年时效强化现象在柏林被Alfred Wilm偶然发现,硬铝Duralumin、随之研制成功并用于飞机结构件上[7]。

在此基础上随后开发出的Al-Cu-Mg系合金,如2014和2024,其抗拉强度为350~480MPa',至今仍在使用。

第二次世界大战期间,由于军用航空材料的需要,抗拉强度超过500MP'的Al-Zn_Mg_Cu.合金发展起来,其中最著名的合金是7075[6]。

第二次世界大战后,-系列新合金(尤其是7000系),如7050、7010、7475和7055等研制成功。

这些铝合金的研制,在不断提高强度的同时,更加注重改善其抗应力腐蚀性能和断裂韧性,以提高构件的工作可靠性[1]。

目前,高强、高韧是铝合金发展的主要方向。

2.铝合金的新进展(1)Al-Cu-Mg合金系(2000)。

为提高2024的断裂韧性,通过控制合金中的Fe、Si杂质量并调整溶质元素的量,美国研制出了2124、2048和2524等合金[1,10]。

其中新合金2524已广泛用于B777机身,在强度相当的条件下,其断裂韧性和抗疲劳能力明显优于2024[7]。

2000系合金的高温蠕变强度很高,典型合金有2618和2219。

其中2219合金是一种焊接性、耐热性、韧性都很好的合金,主要用作航空油箱材料。

进一步降低2219合金中的Fe、Si杂质量,提高Cu含量使之超过固溶极限以上,开发了韧性更高的2419、2021及2004合金,而且2004合金超塑性能良好[10]。

研究发现,微量Ag(~0.1at.%)可促进所有含Mg 铝合金的时效强化。

由此开发出的典型合金有Al-4Cu-0.3Mg-0.4Ag和Al-6.3Cu-0.4Mg-0.4Ag-0.3Mn-0.2Zr。

与其他2000系合金相比,前者具有优良的蠕变性能;后者既具有较高的室温强度,又提高了高温和蠕变性能[1]。

最近,法国也发明了一种高蠕变强度的含Ag铝合金(芙国专利No.5738735)[12]。

(2)Al-Zn-Mg-(Cu)合金系(7000)。

对于7000系合金,长期困扰的问题是7079-T6和7075-T6等合金抗应力腐蚀开裂性差,为此开发了T73热处理工艺。

T73热处理对防止应力腐蚀很有效,但与T6处理相比,材料强度降低了15%[1]。

因此,很多研究都围绕着如何既获得T6的强度又具有T73的抗应力腐蚀性能。

通过调整成分和工艺,出现了7049、7050、7150和7033等合金;添加Zr 代替Cr,开发了7010和7012合金;在T73之前对合金进行热变形;采用T77处理工艺的合金,如7055-T7751,用于B-777客机以承受压缩载荷为主的上机翼翼面,使其重量减少了635kg[1,6,10];英国开发、1999年6月在美国注册的7034合金,则具有优秀的损伤容限[13]。

(3)Al-Li合金系。

铝锂合金作为一种低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度的铝合金,在航空航天领域显示出了广阔的应用前景。

例如,美国1998年用2195铝锂合金代替2219合金,制造奋进号航天飞机的液氢液氧外推进剂贮箱,减轻重量约3500kg,获得巨大效益[6~8]。

按时间顺序和性能特点可将铝锤合金划分为三代。

第一代以1957年美国Alcoa公司研究成功的2020合金为代表,但其塑韧性水乎太低。

第二代为20世纪70~80年代发展起来的铝锂合金,其中具有代表性的合金有.苏联的1420,美国的2090,英国的8090和8091,法国的2091等,这些合金具有密度低、弹性模量高等优点,都已获得了一定的应用,其中1420是目前最为成熟的铝锂合金[8,11]。

进入20世纪90年代以后,人们针对第二代铝锂合金本身存在的各向异性、不可焊、塑韧性及强度水平较低等问题,开发出了一些具有特殊优势的第三代新型铝锂合金。

如高强可焊的1460和Weldalite系列合金,低各向异性的AF/C489和AF/C458台金,高韧的2097和2197合金,高抗疲劳裂纹的C-155合金,及经特殊真空的XT系列合金,超轻的8024Al-Li_zr合金(1999年注册)等[10,13]。

其中对高强可焊合金和低各向异性合金的研究最多,是第三代铝锂合金的发展方向。

表2为第三代主要铝锂合金的典型性能[8,13]。

(4)铸造铝合金。

开发能够替代部分变形铝合金的高强韧铸造铝合金可以缩短制造周期,降低成本。

国外最著名的高强韧铸造铝合金有法国的A-U5GT,美国的201.0,这些合金都具有很好的力学性能。

我国的ZL205A,抗拉强度为510MPa,延伸率可达13%。

最近;北京航空材料研究院研制出一种与ZL205A成分相近、韧性特别好的铸造铝合金,其延伸率达19%~23%,冲击韧性为ak181~304kJ/m2[9]。

近年来,铸造铝基复合材料发展较为迅速,例如,铸造Al-Si基SiC颗粒增强复合材料,提高了合金的性能,尤其是刚性和耐磨性,并已应用到航空、航天、汽车等领域。

此外,一些新型的具有特种功能的铸造铝合金材料也处于研究应用阶段。

(5)快速凝固/粉末冶金铝合金和喷射沉积铝合金。

在快速凝固/粉末冶金(RS/PM)铝合金方面,国内外已出现了几种典型的合金,如高强耐蚀的Al-Zn_Mg_Cu(7090、7091和X7093)系铝合金,耐热的Al-Fe(8009、X8019和LG5)、Al-Cr.和Al-Ti系铝合金,低密度高模量的Al-Li-Cu-Mg-Zr铝合金,高硅耐磨铝合金等[3]。

近几年来,喷射沉积铝合金工艺受到英国、法国、瑞士和日本等国家的高度重已用于生产2000系、7000系、AL-Li系、AL-Si系等合金,碳化硅颗粒增强铝合金复合材料[3]。

(6)其他新型铝合金及技术。

其他近年来发展成功或正在研制的具有发展前景的新型铝合金及技术如表3所示[13].二、镁合金1.镁合金的发展镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,但与铝合金相比,镁合金的研究和发展还很不充分,镁合金的应用也还很有限。

目前,镁合金的产量只有铝合金的1%。

镁合金作为结构应用的最大用途是铸件,其中90%以上是压铸件[14]。

限制镁合金广泛应用的主要问题是:由于镁元素极为活泼,镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧,因此,镁合金的生产难度很大;镁合金的生产技术还不成熟和完善,特别是镁合金成形技术有待进一步发展;镁合金的耐蚀性较差;现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低,限制了镁合金在高温(150~350℃)场合的应用;镁合金的常温力学性能,特别是强度和塑韧性有待进一步提高;镁合金的合金系列相对很少,变形镁合金的研究开发严重滞后,不能适应不同应用场合的要求[14~19]。

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。

镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系(Az)、Mg-Al -Mn系(AM)和Mg-Al-Si-Mn 系(As)、Mg-Al-RE系(AE)、Mg-Zn-Zr n(ZK)、Mg-Zn-RE系(zE)等合金。

常用铸造镁合金的牌号及性能见表4[2,14]。

表5为常见变形镁合金的化学成分及基本特性[2,20]。

我国具有丰富的镁资源,原镁产能、产量和出口均居世界首位。

在镁和镁合金的研究和应用领域,我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面,我国的原镁质量差,镁合金锭的质量也不尽如人意,出口缺乏竞争力,作为结构材料应用的镁在国内的消耗量又很少,只能作为初级原料低价出口,属典型的资源出口型工业,目前,国内的镁冶金企业大都处于亏损或面临倒闭;另一方面,我国对镁合金的研究和应用更显薄弱。

因此,如何利用我国的镁资源优势,将镁的资源优势转变为技术、经济优势,促进国民经济发展、增强我国镁衍业的国际竞争力,是摆在我们面前的迫切任务[24]。

2.镁合金的新进展(1)耐热镁合金。

耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一,当温度升高时,它的强度和抗蠕变性能大幅度下降,使它难以作为关键零件(如发动机零件)材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。

己开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土元素(RE)和硅(Si)。

稀土是用来提高镁合金耐热性能的重要元素。

含稀土的镁合金QE22和WE54具有与铝合金相当的高温强度,但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍[18]。

Mg-Al-Si(AS)系合金是德国大众汽车公司开发的压铸镁合金。

175℃时,AS41合金的蠕变强度明显高于AZ91和AM60合金。

但是,AS系镁合金由于在凝固过程中会形成粗大的汉字状Mg2Si相,损害了铸造性能和机械性能。

研究发现,微量Ca的添加能够改善汉字状Mg2si相的形态,细化Mg2si颗粒,握高AS系列镁合金的组织和性能[18]。

从20世纪80年代以来,国外致力于利用C·来提高镁合金的高温抗拉强度和蠕变性能。

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