高性能
鋁合金中，最具代表性的是為適應(yīng)航空航天器高機(jī)動(dòng)性、高載荷、高抗壓和高耐疲勞及高速與高
可靠性的要求而研制的高強(qiáng)高韌
鋁合金，主要包括2×××系和7×××系的IM 傳統(tǒng)
熔鑄鋁合金，以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的PM
粉末冶金鋁合金、SF噴射成型鋁合金、
鋁基復(fù)合材料、超
塑性鋁合金等。主要的新合金有: 2×××系的2124、2224、2324、2048、2419、Д16Ч、1161、1163 等; 7×××系的7149、7249、7175、7475、7075、7150、7055、7155、7010、7068、7090、7091、7064、CW67、B93пч、B95оч、B96ц-1、B96ц-3、01975、01970 等鋁合金。典型的航空航天工業(yè)用鋁合金
擠壓材主要有:無(wú)粗晶的
棒材、高質(zhì)量無(wú)縫
管材、復(fù)雜
斷面實(shí)心
型材和異形無(wú)縫空心型材，變斷面型材和管材; 大型整體壁板、大梁型材; 現(xiàn)代交通運(yùn)輸用的大、中、小特殊高性能復(fù)雜斷面的空心與實(shí)心型材等。要求在不斷提高
強(qiáng)度指標(biāo)的同時(shí)，具有良好的
韌性、抗
應(yīng)力腐蝕性、抗疲勞性和
斷裂韌性等綜合性能。對(duì)高性能鋁合金的主要研究方法和成果有:
(1) 改善傳統(tǒng)Al-Cu-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金的研發(fā)及擠壓
新材料的開發(fā)調(diào)整合金中的主要合金元素含量及各組元的比值，添加微量過(guò)渡元素及稀土元素，減少合金中的Fe、Si 等雜質(zhì)和氫、氧等氣體含量。提高合金的純凈度，從而改變合金中各種化合物的性能和成分，采用特殊的加工工藝和
熱處理工藝生產(chǎn)的T351、T7451、T851、T651、T7651、T7351、T7451、T77、T775、T791 等不同狀態(tài)的高性能鋁合金型材、管材和棒材。
(2) 采用新合金元素的新合金及擠壓材
Al-Li 合金
Al-Li 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)在開發(fā)成熟的Al-Li 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-Sc-Cu-Zr 系合金。最典型的鋁合金有2090 和8091 合金等。研制的目標(biāo)是達(dá)到7075-T6 鋁合金的強(qiáng)度和7075-T73 鋁合金的抗蝕性能。1996 年美國(guó)在直升機(jī)中應(yīng)用的Al-Li 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Al-Li 合金制作
�、贏l-Sc 合金
Sc 屬于稀土類
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。前者的特點(diǎn)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上。
�、跘l-Be 合金
Be 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Be和
固溶Mg 的α( Al) 相組成，使合金有很好的綜合性能。如Al-7.0Be-3Mg合金的
抗拉強(qiáng)度達(dá)到650 N/mm2，
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)雜且Be有毒，使其應(yīng)用受到限制。
( 3) 用新制備技術(shù)研發(fā)新型超高強(qiáng)鋁合金材料
�、倌壳安捎肞M法制造的超高強(qiáng)鋁合金雖然成本較高，產(chǎn)品尺寸小，但可以生產(chǎn)IM法無(wú)法生產(chǎn)的高綜合性能合金。國(guó)外已開發(fā)的PM 超高強(qiáng)鋁合金有7090、7091和CW67鋁合金等，它們的強(qiáng)度均達(dá)到了700 N/mm2 以上，其強(qiáng)度和抗SCC 性能均比IM合金的好，特別是CW67 合金的斷裂韌性最好�，F(xiàn)在美國(guó)可生產(chǎn)重達(dá)650kg的坯錠，加工出來(lái)的擠壓件和
模鍛件已應(yīng)用到飛機(jī)、導(dǎo)彈以及航天器具上。
②SD噴射沉積法( 噴射成型法)是一種新型的快速凝固技術(shù)，其特點(diǎn)介于DC
鑄造和PM
粉末冶金之間。SD法與PM 法相比，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，金屬含
氧化物少( 僅是PM法的1/3～1/7) ，制錠重量大( 可達(dá)1000 kg以上)，可批量生產(chǎn)。與IM法相比,最大的優(yōu)點(diǎn)是可以制備IM法無(wú)法生產(chǎn)的高合金化鋁合金，而且還可以生產(chǎn)顆粒
復(fù)合材料。即使是生產(chǎn)普通合金，也具有
鑄錠晶粒極其細(xì)微、加工材綜合性能好等特點(diǎn)。所以采用此方法開發(fā)制造具有高性能的超高強(qiáng)鋁合金，有著非常好的發(fā)展前景。
�、垆X基復(fù)合材料的研究方興未艾，它是金屬基復(fù)合材料中研究得最多和最主要的復(fù)合材料。目前開發(fā)的鋁基復(fù)合材料主要有B /Al、BC /Al、SiC /Al、Al2O3 /Al 等。添加的
增強(qiáng)劑可分為顆粒、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)用其制造的10 m 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Al-Li 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。
( 4) 研究開發(fā)和應(yīng)用各種先進(jìn)的和特殊的
變形加工與熱處理新工藝，如超塑擠壓、半固態(tài)擠壓、等溫?cái)D壓、復(fù)合擠壓、反向擠壓、無(wú)潤(rùn)滑穿孔擠壓、扁擠壓、變斷面擠壓、靜液擠壓等先進(jìn)
擠壓技術(shù)和新型的形變熱處理工藝等，來(lái)提高合金材料的綜合性能和特殊性能。如在研發(fā)大斷面擠壓型材和棒材時(shí)，對(duì)2024、2124、2324、2424、7175、7475 及7055、7155 等鋁合金逐步加強(qiáng)合金中的雜質(zhì)控制，從最初牌號(hào)中Fe 和Si 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0． 5%下降到最新牌號(hào)的0． 1%以下，大大減少了近代斷裂力學(xué)理論認(rèn)為的可成為
裂紋源的內(nèi)部缺陷數(shù)量和尺寸，改進(jìn)了析出相的分布及形態(tài)，同時(shí)采用先進(jìn)的工藝生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大鑄錠，用大變形進(jìn)行擠壓加工，
淬火后進(jìn)行預(yù)
拉伸，充分消除內(nèi)部殘余應(yīng)力，然后進(jìn)行單級(jí)或多級(jí)人工時(shí)效，研發(fā)出在航空航天、兵器、艦船等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的適合于不同用途的T351、T7451、T851、T651、T7651、T7351、T7451、T77、T7751、T79 等不同狀態(tài)的大型擠壓型材和棒材。
