中国变形铝合金新进展(上)
来源:中国有色金属报 | 作者:chinacaw | 发布时间: 2020-01-11 | 5928 次浏览 | 分享到:

    变形铝合金在铝产业中占据着举足轻重的地位,近年来,随着铝产业技术的发展,我国变形铝合金产业实现了前所未有的进步,推动了铝及铝合金应用领域逐步拓宽。

  西安交通大学的

  抗蠕变铝-铜-钪系合金

  西安交通大学金属材料强度重点实验室高一涵博士、杨冲博士与青年教师张金钰在刘刚和孙军教授的指导下,与美国约翰霍普金斯大学马恩教授、重庆大学曹玲飞教授合作,在新型抗高温蠕变AI-Cu系合金研发方面取得了突破性进展。

  在AI-Cu合金中可形成有时效强化作用的AI2Cu相,加入少量的(<0.4%)钪后可形成新的AI3Sc相,它不但有更强的时效强化作用,而且有异常的且非常强烈的晶粒细化作用,不过它们的时效工艺本来是不相同的,但研究者通过工艺处理,使两个强化相粒子和谐共存,取长补短,使普通的AI-Cu合金不再普通,面貌焕然一新,具有超常的抗高温蠕变性能:在300℃以>30N/mm2外加应力的苛刻蠕变条件下,可安全工作350小时以上;如果外加应力<20N/mm2,则安全蠕变时间可长于2000小时。其蠕变寿命比传统2xxx系合金、6xxx系、7xxx系、4xxx系、AI-Sc合金、AI2O3或Sic粒子增强的铝合金复合材料的长2~3个数量级。

  新型AI-Cu-Sc合金为什么会有这么强的抗蠕变性能呢?研究者巧妙地采用纳米第二相颗粒界面原子偏聚的显微组织设计思想,通过在原子层次解析不同溶质原子之间的交互作用,借相关的热力学/动力学分析,通过常规的AI-Cu合金并借助Sc的微合金化作用,在不同寻常的热处理工艺下,使Sc原子高浓度地偏聚于AI2Cu强化相质点的界面,将它们包围起来,显著地抑制了它们在高温下的粗化长大,延长了蠕变寿命。

  高一涵团队研制的生产含钪AI-Cu系材料的工艺对提高传统航空铝合金的高温性能有着重要意义,可创造出一批在250℃以上长期工作的AI-Cu-Mg-Sc合金,可为航空航天工业的新发展作出更大贡献,为中国大飞机的制造提供高性能铝材。合金成分虽未公布,但笔者认为,Cu含量会<5%,Sc含量会<0.4%。

  有研科技集团公司的

  高强高韧—低淬火敏感性铝合金

  北京有色金属研究总院旗下的有研科技集团有限公司以熊柏青为首的研究团队发明的AI-Zn-Mg-Cu系高强高韧—低淬火敏感性铝合金至2018年6月12日已获得美国专利授权,至此,专利授权国家达12个,分别为:中国、美国、法国、英国、加拿大、德国、挪威、澳大利亚、意大利、西班牙、奥地利、日本。笔者认为,还可以申请巴西专利,因为巴西也是主要的航空器制造国。