高强铝合金的强韧化研究进展

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1、第37卷第2期2008年4月有色金属加工NONFERROUSMETALSPROCESSINGVol37No2April2008高强铝合金的强韧化硏究进展杜爱华龙晋明裴和中勺范艳芳3,王永福3（1昆.明理工大学材料与冶金工程学院，云南昆明650093）（2昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650093）（3杭州大地网架制造有限公司，浙江杭州311215）摘要:简述了铝介金的强韧机理，重点讨论了近年发展起來的铝介金强韧方法，即优化合金成分、采用特殊的加工方法和热处理工艺，就后指出我国应加强高强铝合•金的研究与开发。关键词：高强铝合金;强韧;研究进展中图分类号:

2、TG146.2+1文献标识码:A文章编号1671・6795（2008）02-0004-05近几

3、•年来，铝合金人致向两个方向发展：一是发展高强高韧铝合金新材料，以满足航空和航天发展的需要；二是发展可以满足各种使用条件的民用铝合金材料。各工业发达国家一直在不断地研究开发各种新合金、新工艺及新的热处理制度，使铝合金的性能及加工工艺达到了一个新的水平。本文着重评述为提高铝合金的强韧性而开发的各种新技术、新方法。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、笫二相强化和应变强化等。合金强韧化的主要途径是优化合金成分、采川新型热处理制度及特殊加工工

4、艺等。1优化合金成分1.1添加微量RE元素稀土在铝合金中的作用主要表现在以下儿方面【1】：变质。稀土元素能冇效减小铝合金的枝晶间距,细化铸态晶粒组织；精炼、净化。稀土元素具有很高的化学活性，可与Hz、Fe、Si、S等杂质元素形成化合物熔渣，将其从熔体中排除;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。冃前研究较多的RE元索冇La、Ce、Sc、Zr、Er等。文献［2-5］报道了稀土元素Ce对AICuMgAg合金组织和性能的影响，指出合金中添加微量的稀土元索收稿日期:20071126Cez除能细化铸态合金的晶粒、提高力学性能外，还能加速

5、合金的吋效碾化特性，使铸态合金的高温耐热性能得到提高。但是，加入量要控制在一定范围，否则会给其它合金元索的作用带來负面影响。Sc在铝合金中的合金化作用己得到广泛研究【&刀。Sc与AI结合形成初生和次生Al3Sc第二相粒子，起细化晶粒、弥散强化和抑制变形组织再结晶的作川。冇资料【8）表明，向铝及其合金中每添加01%Sc（Sc%04%）,其强度可提高约50MPa,强化作有色金属加工用人人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AIMg、AIZnMg系合金，述是AIZnMgCu、AILi系合金，含铳铝合金的b均比同类合金高出

6、100-200MPa,延伸率也比同类合金高。当合金中同时存在Zr时，Zr可以代替部分Sc原子,从而形成Al3ScZr粒了，这种粒了比AbSc和ALZr粒子的热稳定性更高，改善铝合金性能的效果更明显［9-U］。有研究【a⑹报道，在aIZnMg合金中添加Er,对合金的力学性能、再结晶行为、时效动力学及微观组织均能产生明显影响，其作用与Sc、Zr相似。另外，Er还可加快合金的时效进程，捉高时效强化效果，因为AbEr质点以及山此形成的高密度亚结构将产生能虽松弛，可作为的优先形核位置，从而促使相的均匀析出。1.2添加新合金元素近年的研究发现，在7XXX系铝合金中添加镒，

7、不仅能细化晶粒、阻碍基体品粒长人和再结晶，且在不降低合金塑性和韧性的情况下显著提高合金强度，这一现象引起了广泛关注［M均。研究［16］认为，过饱第2期和铝合金固溶体分解形成细小、弥散含镒相是强度提高的主要原因，因为含镒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。另有研究【17］发现，利用粉末冶金法制备的猛增韧高强铝合金中，含镒相以Al6Mn、AICu2Mn的形式弥散析出并均匀分布，经T6处理后，合金的抗拉强度达到774MPa,屈服强度为755MPa;同时还发现，在高锌含量的超高强度铝合金屮添加一•定量的镒元素，可以

8、细化晶粒，减小断口韧窝尺寸，降低断口中沿品断裂所占比例，改善断口的组织形态，提高合金韧性。李海研究了Ag含量对7055铝合金薄板时效状态下微观组织与力学性能的影响。结果发现，在含02%Ag的7055铝合金铸造组织中沿晶界形成AIZnMgCuAg型化合物，而品粒内部形成AIFeCuZn型化合物。这种晶内AIFeCuZn化合物在二级均匀化过程中并不能完全消除，在随炉冷却时成为Mg和Ag原子陷阱，从而形成AlZnMgCuFeAg型化合物。若添加过最的Ag（>05%）,会造成非平衡共品相体积分数增加，消耗主合金元素，这些非平衡共晶组织在均匀化过程中难以充分消除，因而不

9、利于提高合金强度，但少量的Ag（<02