铝合金

二、铝合金的强韧化技术
3 特殊成形和加工
3.1 喷射成形
喷射成形材料具有的特点
喷射成形材料
细小的等轴晶组织，晶粒 大小一般在0.9-15um之间
材料中伴随着低水平的溶 质原子再分配，第二相细 化和金属间化合物
冷速快，使沉积材料的 固溶度得到提高且形成 一些亚稳相
二、铝合金的强韧化技术
3 特殊成形和加工
二、铝合金的强韧化技术
1 优化合金成分
1.2 添加新的合金元素
铝合金
添加Mn
粉末冶金法
高强铝合金（Al6Mn，AlCu2Mn弥散析出，均匀分布） 抗拉强度774Mpa 屈服强度755Mpa
二、铝合金的强韧化技术
2 新型热处理
固溶和时效是高强度铝合金的主要热处理工艺。
（一）固溶处理 固溶处理工艺是制约高强铝合金力学性能和热处理生产率的 主要因素。主要有以下几种方法： （1）高温预热装炉、分级固溶 研究了快速固溶对高强铝合金组织和力学性能的影响。结果 表明，固溶时间相同时，分级固溶的强度高于单级固溶，但塑性 略低于单级固溶；采用500 ℃高温预热装炉、470℃/5min+485℃/9 min固溶和140℃/6 h+150℃/lh时效，可明显缩短热处理时间，提高 生产率，力学性能达到了常规热处理水平。
三、总结
铝合金材料不但具有可设计性，而且具有很广阔的设计自由度，
通过合理选择合金成分、晶粒尺寸以及制备工艺和参数，可以 制备出性能优异的材料。细化晶粒是决定合金材料性能的关键 之一，界面优化主要是通过控制界面反应来实现的。经过多年 的研究和开发，已有部分金属合金材料进入了实际应用领域。 从目前的情况来看，铝合金材料的工业应用范围与其优异 性能所具有的应用潜力并不相称。因为材料的强化过程受多个 因素控制，除了这类材料与传统金属材料相比价格较高之外， 铝合金材料的研究在以下几方面需要加强：
一 、铝合金及其应用
1.2 铝合金的应用
二、铝合金的强韧化技术
从理论上讲，利用工艺手段提高金属强度的常用方法有固溶 强化、细晶强化、第二相强化和应变强化等。合金强韧化的主要 途径如下图所示：
1.优化合金 成分
技术方法
3.特殊成形 及加工
2.新型热处理
二、铝合金的强韧化技术
1 优化合金成分
1.1 添加微量RE元素
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二、铝合金的强韧化技术
2 新型热处理
（一）固溶处理 （2）短时快速加热分级固溶 可提高7A04铝合金固溶温度而不发生过烧及晶粒粗大化。 （3）长时间缓慢升温强化固溶 缓慢升温处理可以将固溶温度提高到非平衡共晶温度以上， 大大减少结晶相粒子数量，获得了显著高于常规固溶处理的力学性 能。
二、铝合金的强韧化技术
三、总结
未来研究方向
加强 铝合金强化技术基础理论方面的研究 优化材料强化工 艺参数，设计新型材料强化技术，完善 工艺过程控制 研究铝合金复合材料强化机制，设计综 合性能优良的新型铝合金材料
二、铝合金的强韧化技术
1 优化合金成分
1.1 添加微量RE元素
例如， 稀土元素Sc 在铝合金中的合金化作用已得到广泛研究。
细化晶粒 Sc Al3Sc第二相 Al 弥散强化
抑制变性组织再结晶
二、铝合金的强韧化技术
1 优化合金成分
1.1 添加微量RE元素
有资料表明，向铝及其合金中每添加0.1%Sc( Sc %≤0.4 %)， 其强度可提高约50M Pa，强化作用大大超过了目前工业铝合金所 用的传统合金元素Mg，Cu ，Zn ，Si ，Mn，Cr 等。无论是AlMg，Al -Zn-Mg系合金，还是AI-Zn-Mg-Cu，Al -Li系合金，含钪 铝合金的σb均比同类合金高出100-200 MPa，延伸率也比同类合 金高。
二、铝合金的强韧化技术
1 优化合金成分
1.2 添加新的合金元素
例如，将锰添加到铝合金中，能起细化晶粒、阻碍基体晶 粒长大和再结晶的作用，并且在不降低合金塑性和韧性的情况 下显著提高合金强度。合金强度提高的主要原因是过饱和铝合 金固溶体分解形成细小、弥散含锰相，含锰相促进了晶粒的均 匀塑变，细化了滑移带的宽度，从而降低了应变或应力集中,使 材料塑性得到提高。
3 特殊成形和加工
3.1 喷射成形
喷射成形是由英国的singer教授率先提出的。又被称为喷射沉积 (spray deposition)、喷射铸造(spray casting)。其基本工艺过程是 熔融金属或合金液在保护性气氛中被雾化成弥散分布的液态微滴， 雾化后的液滴在高压气体或离心力的作用下，喷射到具有不同运 动方式的金属基底表面，经过雾滴与气体的对流换热及沉积坯与 基底的热传导，铝或合金液迅速冷却，从而凝固成具有不同形状 和较高致密度的金属坯料。
二、铝合金的强韧化技术
3 特殊成形和加工
3.3 快速凝固技术(RSP)
定义：快速凝固是Duwez等人首先创立的一种研制新型合金的冶金 技术，通过对熔体的快速冷却(≥104～106 K/s)或对非均质形核的遏制， 使合金在很大的冷却度下发生高生长速率(≥1～100 cm/s)的凝固。实质 上就是通过急冷来实现大的过冷度，以获得亚稳相(过饱和固溶体)。 快速凝固技术是开发新一代高强度、高韧性铝合 金或具有特殊性能铝合金的有效途径，为扩大合金元 素的过饱和固溶度、研制弥散强化型铝合金开辟了一 条新路。将快速凝固与其它工艺方法结合，进一步改 善合金的综合性能是目前的发展方向。
2 新型热处理
（二）时效处理
时效方法
峰值时效（T6X）
机理 析出最大密度的基 体沉淀相 改变基体沉淀相的 形态和晶界结构 峰值时效，回归和 再时效使合金获得 不同于前两类的显 微组织
作用 高强度，高的应力 腐蚀敏感性
过时效处理（T7XX）
高的强韧性
短时回归再时效， 即RRA处理
提高综合性能
二、铝合金的强韧化技术
3.2 超塑成形
定义：超塑成形是在超塑性温度下，以气体压力作为成形动力，使 金属板材成形为所需零件的先进制造技术。 特点：（1）一定条件下呈粘性或半粘性的成形，没有或 只有很小的应变硬化现象，流动性和填充性都很好。 （2）变形过程为宏观均匀变形，变形后表面平滑， 没有起皱、凹陷、微裂及滑移痕迹等;金属变形后晶粒内 部没有发生应变，可以消除或减轻带状组织。 例 利用LC4铝合金板材通过超塑成形可以获得完好的 尾翼零件，其综合性能高于LC4-Cs材料，完全可以替代 机械加工尾翼，且材料利用率从原工艺的10%提高到 66%。
铝合金的强韧化
铝合金的强韧化
一、
铝合金及其应用
二、
铝合金的强韧化技术
三、
总结
一 、铝合金及其应用
1.1 铝合金 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。
稀土在铝合金中的作用主要表现在以下几方面： ① 变质。稀土元素能有效减小铝合金的枝晶间距，细化铸态晶 粒组织，从而起到细晶强化的作用； ② 精炼、净化。稀土元素具有很高的化学活性，可与H2、Fe、 Si、S 等杂质元素形成化合物熔渣,，将其从熔体中排除； ③ 微合金化。稀土元素形成的金属间化合物作为第二相能有效 增加铝合金的强韧性。