新型鋁合金的應(yīng)用：鋁鋰合金、鋁鈧合金、鋁鈹合金及鋁基復(fù)合材料
隨著世界鋁合金材料向高強(qiáng)高韌等高性能鋁合金新材料的方向發(fā)展，滿足航天航空等軍事工業(yè)和一些特殊工業(yè)部門(mén)的需求外， 同時(shí)發(fā)展一系列具有各種性能和功能的可以滿足不同條件和用途的民用鋁合金新材料。
鋁合金新材料的研發(fā)方向，主要是應(yīng)用微合金化理論、采用電子冶金技術(shù)，調(diào)整合金元素含量和比例，添加高效微量元素，一方面改造現(xiàn)有 1×××～9×××系列的上千種傳統(tǒng)鋁合金，使之充分發(fā)揮潛力，另一方面設(shè)計(jì)和發(fā)展一批新型的高強(qiáng)、高韌、高模、耐磨、耐蝕、耐疲勞、耐高溫、耐低溫、耐輻射、防火、防爆、易切削、易拋光、可表面處理、可焊接的和超輕的鋁合金材料及擠壓產(chǎn)品，以滿足不斷發(fā)展的國(guó)防軍工、科技尖端和國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速度發(fā)展的要求。
一. 鋁鋰合金(Al-Li)。
鋁鋰合金的特性是具有低的密度、高的彈性模量和高的強(qiáng)度�，F(xiàn)在開(kāi)發(fā)成熟的鋁-鋰合金主要是 Al-Li-Sc-Zr 系和 Al-Li-Mg-Zr 系合金，能夠替代 7×××系超高強(qiáng)合金的均為 Al-Li-Cu-Mg-Zr系合金。最典型的合金有 2090 和 8091 等 20 多種。研制的目標(biāo)是達(dá)到 7075-T6 的強(qiáng)度和 7075-T73 的抗蝕性能。1996 年美國(guó)在直升機(jī)中應(yīng)用的鋁 -鋰合金已達(dá)到機(jī)體重量的 20% 左右，2010 年以后，在大型客機(jī)上預(yù)計(jì)有20% 以上的結(jié)構(gòu)采用鋁-鋰合金制作，目前國(guó)內(nèi)主流代理商有上海艾荔艾金屬材料有限公司等。
二. 鋁鈧合金(Al-Sc)。
鈧屬于稀土類(lèi)金屬元素，密度小，熔點(diǎn)高，因?yàn)樗茱@著提高鋁合金的再結(jié)晶溫度和力學(xué)性能，因而引起高度重視。近年來(lái)，俄羅斯和德國(guó)在 Al-Sc 合金的研究方面取得了很大進(jìn)展，并研究出Al-Zn-Mg-Sc-Zr 系和 Al-Mg-Sc 系合金。前者的特性是強(qiáng)度高，塑性、疲勞性能和焊接性能好，是一種新的高強(qiáng)、高韌性可焊鋁合金。它的應(yīng)用領(lǐng)域也主要是航空和航天，此外也可以應(yīng)用在高速艦艇和高速列車(chē)上。
三. 鋁鈹合金(Al-Be)。
鈹也屬于高熔點(diǎn)的稀有金屬，Al-(7.0～30)%Be-(3～8)%Mg 合金都處于 Al-Be-Mg 三元相圖的兩相區(qū)，其組織由初晶鈹和固溶 Mg 的Al 相組成，使合金有很好的綜合性能。如 Al-7.0%Be-3%Mg 合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到 650 Mpa，伸長(zhǎng)率大于10% ，可以應(yīng)用在航空工業(yè)。但由于制造工藝復(fù)雜，使其應(yīng)用受到限制。
四. 鋁基復(fù)合材料。
目前開(kāi)發(fā)的鋁基復(fù)合材料主要有 B/Al、BC/Al、SiC/Al、Al2O3/Al 等。添加的纖維可分為顆粒、晶須、短纖維和長(zhǎng)纖維，其中 SiC/Al 復(fù)合材料是最有發(fā)展前途的，因?yàn)樗恍枰脭U(kuò)散層處理包覆纖維，成本低。鋁基復(fù)合材料的特點(diǎn)是密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、比彈性模量大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、抗腐蝕、耐高溫、抗蠕變和耐疲勞等。美國(guó)制造的 10米多長(zhǎng)的型材和管材已經(jīng)用在了各種航天器上，并且已經(jīng)成為鋁合金、甚至鋁-鋰合金的重要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。此外，鋁-鋼、鋁-鈦等層壓式鋁基超高強(qiáng)復(fù)合材料在近年來(lái)也得到了發(fā)展。
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