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《快速凝固耐热铝合金的发展及展望_董寅生》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、粉末冶金技术2000年第18卷第1期35文献综述快速凝固耐热铝合金的发展及展望1),2)＊1)1)1)董寅生沈军杨英俊李庆春1)(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)2)(东南大学机械工程系,南京210096)摘要:对耐热铝合金的发展进行了回顾,综述了耐热铝合金的性能及其影响因素,分析了目前发展中存在的问题,并对其今后的发展动向提出了看法。关键词:快速凝固;耐热铝合金;发展1前言相。要达到这个要求,加入的合金元素应该为了能在150～350℃温度范围内用低密在液态时固溶度高,固态时几乎不固溶并有度、低价格的铝合金代替钛合金,在过去的二较低的扩散系数,
2、满足这个要求的是大部分十年内,快速凝固耐热铝合金受到广泛重视。过渡族金属元素和镧系元素(表1)。采用快该领域的研究发展很快,相继开发了以Al-速凝固技术可以提高这些元素在铝中的极限[1～13]固溶度,在合金中形成足够数量的弥散粒子,Fe、Al-Cr为基的一系列耐热铝合金,并且得到实际应用。耐热铝合金就是在铝合金中加入一定量这些元素的基础上发展起来的。2耐热铝合金的发展表1合金元素在铝合金中的固溶度和传统的高强铝合金主要是亚共晶成分的[1,5,6,9]扩散速度合金,含有在端际固溶体中固溶度原子分数快速凝固能达大于2%的合金元素,通过时效过程中金属427℃时的平衡固溶度
3、到的最大扩展间化合物的析出使合金达到强化。但在合金系统扩散系数原子分数/%固溶度150℃以上的环境温度下,这些析出相以很快/cm2·s-1原子分数/%的速度粗化,材料性能急剧下降,限制了使用Al-Ti0.160.2～23.86×10-15Al-V0.21.4～23.94×10-15范围。七十年代后期,为了满足先进战斗机Al-Cr0.425～72.3×10-14对材料的需求,美国空军把注意力集中于开Al-Mn0.924～62.12×10-10发在350℃温度以下能取代钛合金的铝合Al-Fe0.0260.5～51.12×10-15金,并资助了一些研究项目[2,5,9,1
4、0],耐热铝Al-Co0.450.5～52.15×10-11Al-Ni0.0231.2～7.78.4×10-15合金的研究开始受到重视。Al-Ce0.011.98.4×10-16要提高铝合金的耐热性能,必须在合金Al-Zr0.071.2～1.56.6×10-17中形成大量弥散分布且具有热稳定性的析出Al-Mo0.071.0～1.56.03×10-15＊董寅生,副教授,东南大学机械工程系,主要从事液态金属成形及新型金属材料的研究。收修改稿日期:1999-11-0436粉末冶金技术2000年第18卷第1期2.1Al-Fe-Ce合金和Sheffiled大学在较宽的合金成分
5、范围内对美国铝公司(Alcoa)根据合金元素的作Cr和Zr加入后的热稳定性进行了研究,发现用和资源、价格等方面的因素,选择铝和Cr、含Cr的合金在直到450℃的温度都具有阻止Mn、Fe、Ni、Co及Ce六种元素组成的六个二溶质聚集和析出相粗化的能力,并保持高的[5]元系和十五个三元系进行了系统研究,每固溶强化效果。而加入Zr后,在高温还会产种合金中溶质元素加入总量为5%原子分生时效硬化现象。在这些早期工作的基础数。研究发现,几乎所有的合金都表现出较上,得到含4%～4.5%Cr和1.5%～2.5%Zr好的热稳定性,而且三元系的性能优于二元的合金具有良好的热稳定性。如果
6、在合金中系。经过数次对合金成分和合金元素含量的再加入少量的Mn,其耐热性可以进一步提优化后发现,Al-Fe-Co和Al-Fe-Ce合金高。与Al-Fe系耐热铝合金的不同之处在的性能超过了预定要求达到的指标。经过大于,Al-Cr系耐热铝合金在固结成形后,还量的前期研究工作,认为耐热铝合金以含Fe需要进行后续的热处理,以达到最佳力学性的合金系性能较好,所以最终选择了Al-Fe能。-X(Co、Ni、Ce)合金系进行进一步深入研总之,近十几年来,对耐热铝合金进行了究,最后合金成分确定为Al-8Fe-4Ce,并发大量的研究,相继开发了一系列快速凝固耐[5,12,13]展成为实
7、用化的耐热铝合金。热铝合金。除上述合金外,主要的还2.2Al-Fe-V-Si合金有Pratt&Whitney开发的Al-Fe-Mo-V合由于Fe和V在铝中的溶解度低,扩散系金,Pechiney开发的Al-Fe-Mo-Zr合金和数小,所以美国联合信号公司(AlliedSignal)Sumitomo开发的Al-Fe-V-Mo-Zr合金。[6,7,9,14]这类合金主要以Al-Fe和Al-Cr为基础,选择Al-Fe-V合金进行研究。在研究过程中,发现其中某个炉次合金的耐热添加表1所列的过渡族金属元素和镧系元性明显好于其它炉次,进一步的分析发现,该素,形成以下几种三元、
