耐热铝合金研究进展

收稿日期：2009-11-16；修回日期：2010-01-26

基金项目：发动机缸盖用新型耐热铸造铝合金成分优化及强化机理研究（2009A10024）

作者简介：贾祥磊，男，在读硕士研究生；主要从事耐热铝合金研究。E-mail ：jiaxianglei@ 。

耐热铝合金是指在高温下有足够的抗氧化性和在温度和载荷（动态和静态）的长时间作用下，具有抗塑性变形（蠕变）和破坏能力及导热性好和密度低等特点。在兵器、船舶、航空、航天、汽车等行业得到广泛应用，如坦克装甲车辆发动机的活塞、缸套、连杆、箱体、缸盖，导弹壳体、尾翼、航空发动机汽缸、叶片、飞机蒙皮等。未来装甲车辆的发展目标是轻量化、高机动和快速突击，采用高功率、高密度发动机是实现这一发展目标的主要途径。随着航空、航天和汽车工业的迅速发展，对耐热铝合金的耐热性能也提出了更高的要求。综述耐热铝合金材料研究进展，介绍耐热铝合金的强化机理，为耐热铝合金的设计提供参考。

1耐热铝合金材料

1.1分类

传统的耐热铝合金根据加工工艺特点不同可分为铸造耐热铝合金和变形耐热铝合金。铸造耐热铝合金主要分为Al-Si 系和Al-Cu 系。Al-Si 系合金铸造性能好，但强度低，往往要添加Cu 、Ni 、Mn 、稀土等元素以提高其的耐热性能［1］。Al-Cu 系合金耐热性好，但铸造工艺性及耐蚀性差。变形耐热铝合金可分为Al-Cu-

Mn 系耐热硬铝和Al-Cu-Mg-Fe-Ni 系耐热锻铝。近几年，科研人员又开发了耐热性更好的Al-Cu-Mg-Ag 系

变形铝合金。此外，快速凝固耐热铝合金也成为耐热铝

合金研究的热点，典型的合金有Al-Fe-Ce 、Al-Fe-V-

Si 和Al-Cr-Zr 等系列。1.2铸造耐热铝合金

主要应用于装甲车辆发动机和汽车发动机。国外装甲车辆活塞以Al-Si-Cu-Mg-Ni 系为主，标准牌号有：美国汽车工程协会SAE390合金、德国马勒公司

Mahle124合金。箱体、缸盖以Al-Si-Cu 和Al-Si-Mg 系为主，标准牌号有美国的319合金、A380合金以及A356合金等。

随着装甲车辆发动机功率提高，传统活塞材料的高温强度、耐热能力已临近极限状态，不能满足大功率发动机发展的需求。高性能耐热铝合金材料的研究受到广泛关注，经过多年的探索，2002年，美国航空、航天局（NASA ）研制出新型过共晶铝硅合金MSFC-398。该合金260℃下强度达到215MPa ，伸长率为1.3%，布氏硬度为64；315℃下强度达到187MPa ，伸长率为

2.5%，布氏硬度为50。其高温强度明显高于ZL109合金。德国马勒公司开发的Mahle124合金300℃下的强度132MPa ，伸长率为0.6%；350℃下的强度为103MPa ，伸长率为1%。

装甲车辆发动机缸盖和箱体的体积大、形状比较复杂、工况恶劣，对材料的耐热性和铸造工艺性要求较高。德国MTU 公司将特殊的合金强化技术用于发动机机体铝合金，使其抗拉强度R m 达到400MPa ，伸长率

耐热铝合金研究进展

贾祥磊，朱秀荣，陈大辉，费良军

（中国兵器科学研究院宁波分院，浙江宁波315103）

摘

要耐热铝合金具有良好的中温性能，在兵器、航空、航天以及汽车工业中应用广泛。综述国内外耐热铝合金材料的研

究进展，重点介绍合金元素对铝合金耐热性的影响；从固溶强化、弥散强化、过剩相强化和晶界强化几个方面介绍了耐热铝合金的强化机理；并展望耐热铝合金的发展趋势。关键词耐热铝合金；强化机制；综述；弥散强化；固溶强化中图分类号TG146.2

文献标识码A

文章编号1004-244X （2010）02-0108-05

Research development of heat -resistant aluminium alloys

JIA Xianglei ，ZHU Xiurong ，CHEN Dahui ，FEI Liangjun

（Ningbo Branch of China Academy of Ordnance Science ，Ningbo 315103，China ）

Abstract Heat -resistant aluminum alloys had been used widely in ordnance ，aerospace and automotive industry for the excellent intermediate temperature properties.The research developments of heat -resistant aluminum alloys were reviewed in this paper ，the influence of various alloy elements on the heat resistance of aluminum alloy was introduced in detail.The solution strengthening ，dispersion strengthening ，surplus strengthening and grain boundary strengthening of aluminum alloys were summarized ，and the future development trend of heat -resistant aluminum alloys was discussed.

Key words heat -resistant aluminium alloy ；strengthening mechanism ；review ；dispersion strengthening ；solution strengthening

兵器材料科学与工程

ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING

Vol．33No．2

Mar.,2010

第33卷第2期2010年3月