超高强度铝合金研究现状及发展趋势

复合微合金化是 同时添加 ２种或 以上 的微合金 元素 ， 形 成复合强化相 。复合 强化 相对 超 高强铝 合金综 合性 能 的影 响效果远超过单一 微合 金元 素所 起 的作 用 ， 此外 ， 复合微 合 金化还可 以有效 降低 贵 合金 元 素 的含 量 ， 而有 效 降低 成 从 本 ， 为当前 研究 的热点 。其 中 ， 成 微量 ｓ ｚ 的复合 是发展 ｃ和 ｒ 高性能铝合金 的最有 效途径 Ｊ ｃ Ｚ 在 铝合金 中形 成 。Ｓ 和 ｒ 复合强化相 Ａ１（ ｃ ｚ ） 该 相与 Ａ，ｃ晶体 结构 相 同 ， 晶 ｓ ，ｒ ， ｌ Ｓ 且 格参数 非 常 接 近 ， 高 温 稳 定 性 能 优 于 单 一 的 Ａｌｓ 其 ，ｃ和 Ａ ，ｒ ， １ｚ 相 对晶界的钉扎作用更强 ， 能更有效地抑制再结 晶。
第３ ２卷 第 １
２１ ０ １年 １ Ｏ月
【 其他研究】
超 高 强 度 铝 合 金 研 究现 状及 发展 趋 势
赵 立 华
（ 中国兵器工业第五九研究所 环试 中心 ， 重庆 ４０３ ） ００ ９
摘要 ： 析了国内外 Ａ 一ｎＭｇＣ 分 １ — ． ｕ系超高强度铝 合金 的研究 现状 ， Ｚ 介绍 了 Ａ—ｎＭ —ｕ系超 高强 度铝合 金 的成 分设 ｌ — ｇｃ ｚ 计、 制备技术 、 热处理工艺 及其进展 。针对 Ａ 一ｎＭ —ｕ系超高强度铝合金存 在的问题 ， 出了超 高强铝合 金今后发 １ — ｇｃ ｚ 提
与性能关 系等方 面的研究新进展 ， 对超 高强度铝合 金发展 并 趋势做简单 展望。
微合金化是挖 掘合 金潜 力 ， 善合 金性 能 ， 改 开发新 型 合 金的重要手段 ， 当前 ７０ 是 ００系超高 强度铝合金 研究 的热点 ， 而研究 的重点则是微 合金 元素 在铝 合金 中存 在的形 式及 作
过程 ； 提 高过饱和度 。常用 的微 量元 素主要 有 ｚ 、ｉｃ 、 ④ ｒ Ｌ、 ｒ Ｎ 、ｃ Ａ 等 ， ｉｓ 、 ｇ 他们与铝形成 强化相 ， 超高强 度铝合 金能 够 使
获得优 良的综合性 能。
Ｚ、 ｎ Ｍｇ和 ｃ ｕ是 Ａ —ｎＭ —ｕ系超 高强度 铝合金 的主合 ｌ — ｇＣ Ｚ
到世界各 国的高度重视… 。 Ａ ．ｎＭｇＣ １ — — ｕ系超 高强度铝 合金 的性能 受化 学 成分 、 Ｚ 制
和产生较为严重 的成分偏析 等组织缺 陷， 从而恶 化铝合金 的 综 合性能 ， 需要采 用新 的制 坯技术 来提 高 ｚ ｎ含量 。有些 研 究 者认为 ｚ ｎ含量 有一个 最大 值 １． ｗ． ， 过这个值 ， ２ ５ ｔ％ 超 随
重点工作是 提高 ｚ ｎ和 Ｍｇ的合金 含量 以及 优化 ｚ ｎ和 Ｍｇ的
比值 。传统铸造 技术 由于冷速低 ， 在铝合 金铸锭 中难 以固溶
大量 的 ｚ ｎ元素 ，ｎ含 量难 以超 过 ８ ｔ％ ， 致铝 合金 强度 ｚ ｗ． 导
金元素 』其 中 ，ｎ和 Ｍｇ元素 对铝 合金 的强度 起决 定性 ， ｚ
作用 ， ｕ有一定 的强化作 用 ， ｃ 但其 主要作 用是 提高铝 合金 的
抗腐蚀性能 。ｚ ｎ单独加入 Ａ 中， ｌ 对合 金强 度的提 高十 分 有 限， 同时还使应 力腐 蚀开 裂倾 向增加 ， 而加 入适量 的 Ｍｇ ， 可形成 主要 的沉 淀强化 相 １（ 和 Ｔ相 。 相 和 Ｔ相在 Ａ １－） ｑ ｌ 中的溶解度很 大 ， 随温 度 的升降 剧烈 变化 ， 有很 强 的沉 且 具 淀强化效果 。为了提高超高强铝合金 力学性 能 ， 当前 研究 的
添加 ≤３ 的铜 ， ％ 可对合金产生 附加 的强化 效果 、 提高合金 的
耐腐蚀和疲劳性 能。但 当铜 含量超 过 ３ ％时 ， 有可 能形成 过 量的 、 大的 Ａ ｕ 粗 １ Ｍｇ相 ， 而恶化性 能。 Ｃ 反 １２ 微合金化及 复合 微合金化 ．
强度铝合金成分设 计 、 型制备 工 艺 、 处理 技术 以及 组织 新 热
备技术和热处理 制度 影响很大 。为进 一步 提高 Ａ －ｎＭｇＣ ｌ － －ｕ Ｚ 系超高强度铝合金 的综合性能 ， 近年 的研究 主要集 中于优化 合金成分设计 、 探索细 晶或超细 晶制 备技术 及新型热 处理制
度等方 面。本 文将 主要 介绍 国 内外 在 Ａ —ｎＭｇＣ ｌ — —ｕ系 超 高 Ｚ
用机理 。微量元素对超 高强 铝合 金 的影响 主要 是对时 效
１ ＡＩ ｎＭｇＣ － － － ｕ系超 高 强 度 铝 合金 成 分 设 Ｚ 计和优化
１ １ 主 合 金 元 素 的 优 化 ．
过程的影响 ， 表现在以下几个方 面 ： 促进 或抑制 已存在 的 ①
沉淀析 出； 促 进时效过程 中新相 的沉 淀析 出 ； 改变析 出 ② ③
ｚ ｎ含 量的增 加 ， 屈服 强度将减 少 ； 此外 ， Ｚ ／ 随 ｎ Ｍｇ比值 的增
加， 屈服强度值将 增加 ， 一般认 为 Ｚ／ ｇ ｎＭ 最大 比值约 为 ６２ ．。
Ｃ ｕ除 了能 降低 晶内和晶界之 间的 电位 差外 ， 能改变 Ｇ Ｐ 还 ． 区 向中间相转变 的温度 。研究 认为 在锌含 量为 ６～１ ％ 时 ， ２
展 的方 向 。
关键词 ： 超高强度铝合金 ； １ ｎＭｇＣ Ａ一 — —ｕ Ｚ
中图分类号 ：Ｇ ３ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０６— ７ ７ ２ １ ）０－ １７— ４ １０ ０ ０ （０ １ １ ０ ４ ０
Ａ —ｎＭｇＣ ｌ — —ｕ系超 高强度铝合金是 ２ Ｚ ０世纪 ６ ０年代 以航 空航天用材为背景研 制并 发展起来 的一 类高性 能铝合金 ， 具 有轻质 、 高强 、 高韧 和低 成本 等 一系列 优 点 ， 泛应 用 于航 广 空 、 通运输 、 艇 和兵器等 领域 ， 交 舰 具有 极高 的应用 价值 ， 受