铝锂合金及其在航天工业上的应用_李劲风.pdf

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1、铝锂合金及其在航天工业上的应用1，2133李劲风郑子樵陈永来张绪虎(1中南大学材料科学与工程学院，长沙410083)(2教育部有色金属材料科学与工程重点实验室，长沙410083)(3航天材料及工艺研究所，北京100076)文摘综述了铝锂合金发展的三个阶段及三个阶段铝锂合金的性能特点。重点阐述了Cu、Li等主合金元素以及Mg、Ag、Zn、Mn、Sc、Zr、In和稀土Ce等微合金化元素在第三代铝锂合金中的合金化作用;这些微合金化元素可改变合金中原有析出相的尺寸、形状、分布，或促使新的强化相析出，也可以细化晶粒、控制再结晶。总结了铝锂合金在航天工业中的应

2、用实践及在将来的应用计划。关键词铝锂合金，微合金元素，合金化作用，航天应用Al－LiAlloysandTheirApplicationinAerospaceIndustry1，2133LiJinfengZhengZiqiaoChenYonglaiZhangXuhu(1SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083)(2TheKeyLaboratoryofNonferrousMetalScienceandEngineering，Ministryo

3、fEducation，Changsha410083)(3AerospaceResearchInstituteofMaterials＆ProcessingTechnology，Beijing100076)AbstractsThethreedevelopmentstagesofAl－Lialloysandtheircorrespondingpropertyfeaturesarebrieflyreviewed．ThealloyingfunctionofmainalloyingelementsCuandLiandthemicro-alloyingeleme

4、ntsMg，Ag，Zn，Mn，Sc，Zr，InandrareearthCearediscussedindetail．Themicro-alloyingelementscanmodifythesize，morpholo-gyanddistributionoftheprecipitates，orstimulatetheprecipitationofthenewstrengtheningphaseinAl－Lialloys，andinaddition，areabletorefinethegrainstructureandcontroltherecryst

5、allization．Meanwhile，thepracticalappli-cationandfutureapplicationplansofAl－Lialloysinaerospaceindustryaresummarized．KeywordsAl－Lialloy，Micro-alloyingelements，Alloyingfunction，Applicationinaerospace0引言的竞争，但铝锂合金由于自身的优势在未来仍将是很［1－3］Li是最轻的金属元素，在铝合金中每加入1%的有竞争力的。因此，欧美及俄罗斯等国十分重Li，可使铝合

6、金密度降低3%，模量提高6%。而据推视研制和开发航空航天用新型铝锂合金。算，如果采用先进铝锂合金取代传统铝合金制造波音1铝锂合金的发展历程飞机，结构质量可以减轻14．6%，燃料节省5．4%，飞铝锂合金的研究和开发至今已有80多年历史，机成本下降2．1%，每架飞机每年的飞行费用将降低其发展大致可分为三个阶段，相应出现的铝锂合金产［4－6］2．2%;战斗机质量若减轻15%，则可缩短飞机滑跑距品也划分为三代。离15%，增加航程20%，提高有效载荷30%。航天运1．120世纪70年代以前，初步发展阶段载器每减轻1kg，其发射费用可节省约2万美元。因1924

7、年，德国研制成功一种工业铝锂合金—此，发展铝锂合金，在航空航天领域具有重要的意义。Scleron(Al－1．2Zn－3Cu－0．6Mn－0．1Li)。合金Li新型铝锂合金不仅具有低密度、高弹性模量、高含量仅为0．1%，没有引起广泛重视。1943年，高强比强度和高比模量的优点，同时还兼具低疲劳裂纹扩度的Al－Zn－Mg－Cu合金问世，再一次低估了铝锂展速率、较好的高温及低温性能等特点，被认为是航合金的工业价值。1957年在英国成功研制了Li含量空航天最理想的结构材料。目前尽管面临复合材料1.1%的X－2020铝锂合金。第一代铝锂合金具有收稿日期:20

8、11－11－09作者简介:李劲风，1971年出生，博士，教授，主要从事铝锂合金及其腐蚀与防护研究。E－mail:lijin