合金的特点及其在汽车方面的应用（最终版）

第一篇：合金的特点及其在汽车方面的应用（最终版）

合金的特点及其在汽车方面的应用

先进材料钛及钛合金的应用与前沿技术的发展一直是当前材料领域的热点研究课题之一。本文从钛合金的应用与前沿发展为基点出发，列举了钛合金的研究和应用在国内外取得的重大进步，并试图阐述钛合金最近一些前沿技术与中国现代化科技强国目标、西部大开发的关系，分析其优势与局限性，并展望发展趋势。

我国钛资源丰富，储量为世界第一。钛合金的密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛，在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力。下面我先介绍一下钛及钛合金的特性。

钛及钛合金具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面：①.强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686—1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。②.硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32—38。③.弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10－1.176×10MPa，约为钢和不锈钢的一半。④.高温和低温性能优良。在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常 温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。⑤.钛的抗腐蚀性强。钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中，其耐蚀性优于大多数不锈钢。

钛及钛合金的加工性能：1.切削加工性能。钛合金强度高、硬度大，所以要求加工设备功率大，模具、刀具应有较高的强度和硬度。切削加工时，切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大。与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3—3/4，可是切屑与前刀面的接触面积却更小(只有45钢的1/2—2/3)，所以刀具切削刃承受的应力反而更大，刀尖或切削刃容易磨损。刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，这些因素使得钛合金的切削温度很高，造成刀具磨损加快并影响加工质量。由于钛合金弹性模量低，切削加工时工件回弹大，容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形；钛合金高温时化学活性很高，容易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层，同时进一步加剧了刀具的磨损；钛合金切削加工中，工件材料极易与刀具表面粘结，加上很高的切削温度，所以刀具易于产生扩散磨损和粘结磨损。2.磨削加工性能。钛合金化学性质活泼、在高温下易与磨料亲和并粘附，堵塞砂轮，导致砂轮磨损加剧，磨削性能降低，磨削精度不易保证。砂轮磨损同时也增大了砂轮与工件之间的接触面积，致使散热条件恶化，磨削区温度急剧升高，在磨削表面层形成较大的热应力，造成工件的局部烧伤，产生磨削裂纹。钛合金强度高、韧性大，使磨削时磨屑不易分离、磨削力增 大、磨削功耗相应增加。钛合金热导率低、比热小、磨削时热传导慢，致使热量积聚在磨削弧区，造成磨削区温度急剧升高。3.挤压加工性能。对钛及钛合金进行挤压加工时，要求挤压温度高，挤压速度快，以防温降过快，同时应尽量缩短高温坯锭与模具的接触时间。因此挤压模具应选用新型耐热模具材料，坯锭由加热炉到挤压筒的输送速度也要快。鉴于在加热和挤压过程中金属易被气体污染，故还应采用适当的保护措施。挤压时应选择合适的润滑剂，以防粘结模具，如采用包套挤压和玻璃润滑挤压。因钛及钛合金的变形热效应较大，导热性较差，故在挤压变形时还要特别注意防止过热现象。钛合金的挤压过程比铝合金、铜合金、甚至钢的挤压过程更为复杂，这是由钛合金特殊物理化学性能所决定的。钛合金在常规热反挤成形时，模具温度低，与模具接触的坯料表面温度迅速下降，而坯料内部因变形热而温度升高。由于钛合金热导率低，表层温度下降后，内层坯料热量不能及时传输到表层补充，会出现表面硬化层，而使得变形难以继续进行。同时，表层与内层会产生很大的温度梯度，即使能成形，也容易造成变形和组织不均匀。5.铸造工艺性能。由于钛和钛合金的化学活性高，易与空气中的N、O、N发生剧烈化学反应，且易与铸造中常用的耐火材料发生化学反应。钛和钛合金的铸造，特别是熔模精铸要比铝和钢的熔模精铸难度大得多，需借助特殊手段才能实现。铸钛发展初期，由于铸造工艺的发展落后于压力加工工艺，因此，先选用已有一定变形的中强钛合金，如TiΟ6AlΟ4V，TiΟ5AlΟ2.5Sn等作为铸造合金材料。这些合金至今还在广泛应用。但随着铸钛工艺的发展和应用领 域对铸造钛合金各方面性能要求的提高，以及铸件结构复杂程度的加大，过去那种认为“所有的变形钛合金都适合用作铸造合金”的论点应加以修正。随着合金使用温度和工作强度的提高，合金中所添加元素的数量和加入量也相应增加，但同时必须考虑到合金的铸造性能、流动性凝固区间结晶组织、力学性能等等，即合金的化学成分必须根据铸造工艺的要求进行调整。

以上是我学习和了解到有关钛合金的特点和加工性能，下面介绍一下钛合金在汽车方面的应用。实现汽车轻量化的途径主要有两种:一是优化汽车框架结构;另一个是在汽车制造上采用轻质材料。目前汽车上使用的轻合金主要有铝、镁、钛合金等金属。

钛合金是一种新型结构及功能材料，它具有优异的综合性能，密度小，比强度高铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。钛合金的比强度高于铝合金和钢，韧性也与钢铁相当。钛及钛合金抗蚀性能好，优于不锈钢，特别是在海洋大气环境中抵抗氯离子的侵蚀和微氧化气氛下耐蚀性好，钛合金的工作温度较宽，低温钛合金在-253℃还能保持良好的塑性，而耐热钛合金的工作温度可达550℃左右，其耐热性明显高于铝合金和镁合金。同时具有良好的加工性、焊接性能。

钛及钛合金优异的性能自钛工业化生产以来就倍受各尖端行业关注，伴随着钛行业的起步，在20世纪50年代中期，钛材进入了汽车工业。步入90年代，随着世界性能源短缺及人们环保意识的加强，尤其是汽车工业，美国、日本和欧洲等国先后颁布了系列生态法规，对燃油利用率，CO2排放量、汽车减重、汽车的安全性、可靠性等提出了更高的要求。许多发达国家和著名的汽车制造商都积极开发并增加在汽车用钛方面的研究投入。为汽车用钛提供了强大动力。进入新世纪，我国钛工业也逐步步入汽车领域。

钛在汽车上的用途主要分两大类，第一类是用来减少内燃机往复运动件的质量(对作往复运动的内燃机零件来讲，即使减少几克质量都是重要的);第二类是用来减少汽车总质量。根据设计和材料特性，钛在新一代汽车上主要分布在发动机元件和底盘部件上。在发动机系统，钛可制作阀门、阀簧、阀簧承座和连杆等部件;在底盘部件主要为弹簧、排气系统、半轴和紧固件等。

降低钛合金成本的途径：尽管钛及钛合金早在上个世纪50年代就进入了汽车制造领域，但发展比较缓慢，其原因主要是价格因素，为了满足汽车行业用钛，钛工业者在熔炼、加工，制造等方面进行了大量的工作。以满足汽车业的需求。

钛金属熔点高，化学性质十分活泼，与O、H、N、C等元素有极强的化学亲和力，致使纯钛提取困难。工业上普遍使用的Kroll镁还原法生产海绵钛。Kroll镁还原法生产海绵钛工艺复杂，能耗高，周期长，并且不能连续生产，同时需用大量的金属镁作还原剂，生产成本较高。

钛合金价格高的另一个原因是合金化元素价格较高。随着钛冶炼技术的进步，将钛在生产、加工过程中所产生的边角余料、废屑等残 料经系列处理后作为炉料添加，实现循环生产，是降低原材料成本有效方法。实践表明，每利用1%的残钛，可使钛锭生产成本降低0.8%。如果采用电子束冷床炉、等离子束冷床炉进行熔炼，不仅可以改善钛锭的冶金质量，同时可以大量使用回收炉料，有效降低铸锭成本。

我国丰富的钛的资源，为发展钛工业提供了优越条件，也必将为钛在各个领域里的广泛应用开辟美好的前景。经过几十年的发展，目前已形成从钛矿、海绵钛、钛冶炼和钛材生产、钛设备制造的整体工业体系。我国的钛工业同样是为航空而兴起的，我国在上世纪８０年代确定了大力推广钛材民用的方针，国家又适时地采取了扶持的政策，钛工业才走上了稳定发展的道路。但是，目前我国钛工业的规模和钛材的产量与世界发达国家还有很大的差距，在民用工业上钛的用量也还较小，其原因是钛金属材料的优越性还没有被广泛认识，再加上钛材料昂贵的价格使很多企业不能承受，直接影响了钛材料的推广使用。要使我国的钛工业得到高速发展，必须大力宣传和推广使用钛金属材料，使钛金属材料的优越性得到充分的应用。

综上所述，钛合金因其优良的性能在航空航天和其他领域有着广泛的应用前景，但也受其加工效率和生产成本的制约。钛的冶炼技术一旦有所突破，其价格也将明显降低。随着钛合金的开发研制、钛材品种的增多及价格的降低，钛在民用工业中的应用将成倍增加，特别是在造船、汽车制造、化工、电子、海洋开发、海水淡化、地热发电、排污防腐等民用领域将获得广泛的应用。与此同时，市场的需求也将加速钛工业与钛材加工技术的发展。

第二篇：Al-Si合金的应用

Al-Si合金是铸造铝合金中品种最多，用途最广的一类合金。在这类合金中 Si是主要合金化元素 ,Si改善合金的流动性 ,降低热裂倾向 ,减少疏松 ,Si改善合金的流动性 ,降低热裂倾向 ,减少疏松 ,分为亚共晶铝硅合金、共晶铝硅合金和过共晶铝硅合金。随着硅量的增加 ,结晶温度区间变小 ,共晶体增加 ,流动性随之提高 ,虽然铸造性能获得改善 ,但组织中出现针状或片状的共晶 Si ,甚至出现粗大的多角形块状或板状初晶 Si ,严重地割裂了 Al基体;在Si相的尖端和棱角处引起应力集中 ,容易沿晶粒边界处或板状 Si本身开裂而形成裂纹 ,使合金变脆 ,力学性能特别是伸长率显著降低 ,切削加工性能也变差，硅的收缩率很小，合金的线收缩率也随之降低 ,热裂倾向相应减少;硅的结晶潜热大 ,直至20%Si处,流动性仍比共晶成分的合金高 ,含16%～18%Si处有流动性峰值。随硅量增加 ,铝硅二元 合金的磨损量、腐蚀量、线膨胀系数、密度、电导率均直线下降。

一 合金牌号和化学成分

国内外三类Al-Si系活塞合金的牌号和化学成分见表1。据资料报道 :发达国家普遍以钛作为细化合金元素 ,尤其是铸造铝合金中 ,几乎全部进行钛合金化处理。在变形铝合金中 ,美国近250多种牌号有70%要求或允许含有适量的钛(大部分要求≤0.15%Ti)。

电解法生产低钛铝合金具有成本低、工艺简便、晶粒细化、性能提高幅度大等优点 ,为提高我国铝合金的质量和性能提供了新的加钛工艺和方法。用电解法制备的低钛铝合金所配制的几种铸造铝合金如A356、ZL108、ZL111等具有晶粒细小 ,合金的强度、韧性、耐磨性、抗疲劳性能及热稳定性等均有所提高。由于电解法生产低钛铝合金基本不需要改变电解设备及工艺 ,生产成本基本不增加 ,实现了电解铝硅活塞合金加钛提供了便利 ,在我国具有广泛应用前景。

二 提高合金综合性能的途径

为了既保持铝硅合金的固有优点 ,又使力学性能有大幅度的提高 ,应用更广泛 ,近几十年来 ,世界各国铸造工作者研究并采用了不少行之有效的措施。

2.1 Al-Si合金的细化处理

Al-Si合金的细化包括初晶α固溶体、共晶体和初晶 Si三个部分的细化。为了细化铝固溶体晶粒,通常是在合金中添加少量晶粒细化剂 ,如 Ti、Zr、B等。这些元素在铝合金中形成 Al3 Ti、Al3 Zr、TiB2等高熔点化合物 ,它们的结晶比铝固溶体晶粒早 ,尺寸细小而又弥散分布 ,具有与铝相同的晶格类型和相近的晶格常数 ,或具有共格对应晶面 ,可作为铝固溶体的结晶核心 ,使铝固溶体晶粒细化。

2.2 Al-Si合金的变质处理

对于含Si量较高（>6%～8%Si)的Al-Si合金 ,影响合金组织性能的主要因素是（α+ Si)共晶体和初晶Si。如果不经变质处理 ,单靠加入细化α固溶体的元素来改善共晶体（α+ Si)的形状和粒度 ,往往收效甚微。所以对Al-Si类共晶型和过宫颈性合金 ,应强调共晶体（α+ Si)的变质处理 ,又要对初晶Si进行细化处理。目前常用变质剂种类及效果见表2。

2.3较少合金中的有害杂质

Fe是Al-Si合金中的主要杂质，它主要来自炉料、坩埚和熔炼工具。在铸造Al-Si合金中，Fe常

第三篇：黄金分割点在管理中的应用

“黄金分割”点是数学意义上最佳理想状态的一个分割点。由于按此比例设计的造型十分美丽，因而被广泛应用于建筑、医学等领域。其实,黄金分割法用在无形领域,比如政府、企业的管理活动中,如果能找到人性化管理与制度化管理的“黄金分割点”,使各方面的结构和力量达到“平衡”与协调,无疑会最大程度地调动人的积极因素,实现团结和谐,形成群体合力。

一、制度化管理

所谓制度化管理是指组织治理中强调依法治企，法制规章健全，在管理中事事处处都有规章制度约束，因此以管理制度完善，并且注意管理的硬件，重视管理方法的科学化、公司的制度化管理，制度化管理是任何一个公会实行有效管理的基础和根本。没有制度的管理，不能正常运转，不能产生效益。因此，制度化管理是必需的、无条件的和最基本的，离开制度化管理，其他的管理就无从谈起。

这种模式的最大好处有这样几点：一是可将优秀人员的智慧转化成为组织众多职员遵守的具体经营管理行为，形成一个统一的、系统的行为体系；二是能够发挥组织的整体优势，使组织内外能够更好的配合，可以避免由于组织中的人员能力及特点的差异，使组织活动产生波动；三是为组织内人员能力的发挥制定了一个公平的平台，不会因为游戏规则的不同、评分标准的不同，对员工努力的评定产生大的误差；四是有利于员工更好的了解组织，能够更好的规范组织的工作流程，让员工能够在其中找对自己的位置，有法可依，使工作更顺畅；五是有力于组织员工的培训，有利于组织员工的自我发展，组织工由于有统一的标准可供参考，可以自己明了自己工作需要达到的标准，能够对自己的工作有一个明确的度量，自己可以发现差距，有自我培训发展的动力和标准。

但徒法不能以自行，在实际工作中并不是说单方面的制度越好、方式越好，管理活动就越有效，也就是说制度化管理也有其自身存在的弊端，体现为：一是过多的强调制度会造成“目标替代”的问题，无形的在员工心目中形成一种“遵守制度是工作的最终目标”的错误思想，从而影响了组织终极目标的实现。二是过多的强调制度会压制员工的创新思想，使他们抱着求同的心态消极工作。三是由于组织内各个体的被动消极，组织则显得死气沉沉、停滞不前。

二、人性化管理

所谓人性化管理，就是一种在整个组织管理过程中充分注意人性要素，以充分开掘人的潜能为己任的管理模式。这种管理模式可以包含很多要素，如对人的尊重，充分的物质激励和精神激励，给人提供各种成长与发展机会，注重企业与个人的双赢战略，制订员工的生涯规划，等等。具体内容有：

首先是人的生存需求。你得先活着、存在着，谈人性化才有意义，对于一个死去的人是无所谓人性化不人性化的。那么，什么是我们生存的基础呢？我想，对于大多数的员工来说，工资收入可能就是他及他的家人生存的保障

其次，就是要保证员工做人的尊严，人性是需要被尊重的。话说得直白一点，就是要“把人当人看，把人当人待”。

第三，人性是需要被理解、被重视的。那么，企业能够做的就是创建更多的沟通渠道、搭建更多的沟通平台、营造宽松的沟通氛围，让员工畅所欲言。

最后，我想说的是，人性化管理的核心就是以人为本。党的十七大报告中提出科学发展观的核心是以人为本，我们企业又提出“落实科学发展观，创建和谐同世达”的构想，那么作为实现这一构想的方法或手段的人性化管理的核心同样应该是以人为本。就是把“人”作为我们企业发展和一切工作的出发点和落脚点，回答好“相信谁、依靠谁、为了谁”这个问题。既是以人为本，那么这里的“人”究竟是指谁呢？我想不论这个“人”是指股东、企业、客户、相关方还是其他什么的，但他至少需要包含的一个要素就是“员工”。我们要让企业发展的果实

第四篇：景物描写要抓住特点在写作文时

景物描写要抓住特点在写作文时，要抓住景物的特点来写，才能给人留下深刻的印象。

1．注意地域不同，景物的特点也不同。如南方与北方，平原与高山，城市与农村，其景色是各不相同的。如：

中国的古老文化是令人惊叹的，而这座城市则是悠久文化的集中体现。这里不但有闻名世界的八达岭长城、故宫、天坛、颐和园，更有凝聚人们智慧的现代化建筑物：人民大会堂、人民英雄纪念碑，以及新建的中央电视台发射塔„„

这段话的作者抓住最能代表北京这个城市的景物来写，让人一看就知道是北京。

2．注意动静搭配。我们还可以抓住景物的变化来写，我们所观察到的景物有的是静止不动的，有的是活动变化的，因此在写景时既要对景物的静态进行描写，也要对景物的动态进行描写，做到动静结合，这样才能把景物的特点描写得更具体，更形象。如：苏教版小学语文四年级上学期第8课《小镇的早晨》第一自然段是静态描写，写小镇的早晨是恬静的；第二自然段是动态描写，写小镇的早晨是热闹的。

3．注意景物的形状和颜色。除动静的变化之外，还有景物的形状，颜色的特点。如：湖水清澈见底，远处连绵不断的山峰倒影在平静的湖水中，显得更加青翠。这是，一阵微风吹来，刚才水平如镜的湖面，立刻泛起了鱼鳞般的波纹，在阳光的照耀下闪着点点银光，湖上像撒满了珍珠一样，微风一过，湖面又恢复了平静。

再如《桂林山水》中对山水的描写：我攀登过峰 雄伟的泰山，游览过红叶似火的香山，却从没看见过桂林这一带的山。桂林的山真奇啊，一座座拔地而起，各不相连，像老人，像巨象，像骆驼，奇峰罗列，形态万千，桂林的山真秀啊，像翠绿的屏障，像新生的竹笋，色彩明丽，倒影水中，桂林的山真险啊，危峰兀立，怪石嶙峋，好象一不小心就会载倒下来。

4．注意景物形状、颜色的变化。除动静的变化之外，景物的形状，颜色等往往也会随着时间的变化而发生变化。因此，我们在描写景物的变化时，不仅要注意写出动静变化，还要注意景物的形状，颜色等发生的变化.这地方的火烧云变化极多，一会儿红通通的，一会儿金灿灿的，一会儿半紫半黄，一会儿半灰半百合色。„„一会儿，天空出现一匹马，马头向南，马尾向西。马是跪着的，过了两三秒钟，那匹马大起来了„„

忽然又来了一条大狗。那狗十分凶猛„„接着又来了一头大狮子，跟庙前的石头狮子一模一样„„可是一转眼就变了，再也找不着了„„

5．注意运用修辞手法。要想抓住景物的特点，并把这些特点清晰地呈现在读者面前，除了注意观察，学会积累之外，还要运用一些表现手法。比如说《桂林山水》中有这样一句，“漓江的水真绿啊，绿得仿佛那时一块无暇的翡翠。”这就是一个比喻句。虽然我从没见过漓江的水，但我在商场里见过碧绿的翡翠，就能想象出漓江水的颜色。还有《观潮》中写到：“浪潮越来越近，犹如千万匹白色战马齐头并进，浩浩荡荡地飞奔而来，那声音如同山梆崩地裂，好象大地都被震得颤动起来。”每当我读到这儿，就好像真的看到潮水向我猛冲过来似的。

写景时，我们可以从景物的形状，颜色和变化等方面抓住特征来描写，这几方面的描写并不是各自孤立的，而是相互穿插，有机结合，融为一体的，这样写出来的景物才能形象生动，才会给人留下深刻的印象。

第五篇：铝锂合金的发展及应用 2A438

辽宁科技大学

材料与冶金学院 新技术专题论文

题目：铝锂合金的发展及应用

姓 名：杨俊、杨立享、陈俊录、高天、乔雨雷、马天宇。专 业：材料科学与工程 指导教师：王东

2016 年07月15日

铝锂合金的发展及应用

摘要：回顾了铝锂合金的发展历史，按时间顺序和性能特点将铝锂合金分成了三代，并重点介绍了第三代铝锂合金的优点和发展情况；分析研究了铝锂合金的性能特点与优势，指出提高铝锂合金性能的主要途径：微合金化、形变热处理、再结晶、在不同方向上拉伸或冷轧、减小变形量、改变弥散类型等；介绍了铝锂合金在国外先进飞机上的应用情况，为铝锂合金的应用提供参考；针对民用飞机，提出了铝锂合金的结构设计要求及方法。

关键词：铝锂合金；飞机；性能；应用 0引言

锂(Li)是元素周期表中最轻的金属元素，密度只有5360kg／m。在铝中每加入1％(质量比)的锂，可使合金密度降低3％，并增加弹性模量约6％。由于铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和卓越的超塑成形性能，用其取代常规铝合金，可使构件质量减轻10％ ～15％，刚度提高15％ ～20％。在现代先进飞行 器上，铝锂合金的用量在逐渐提高，以达到减轻结构重量的目的。

1铝锂合金发展历史

铝锂合金的发展大体上可划分为3个阶段，相应出现的铝锂合金产品也划分为3代。1．1 初步发展阶段

第一阶段为初步发展阶段，该阶段的时间跨度大约为20世纪50年代至6O年代初。虽然早在1924年德国的材料专家就开发出了第一个含Li的铝合金Scleron，但是，直到1957年美国Alcoa公司研究成功2020合金，1961年前苏联开发出BA~23合金，铝锂合金才真正引起人们的注意。美国将2020合金应用于海军RA25C军用预警飞机的机翼蒙皮和尾翼水平安定面上，获得了6％的减重效果但由于这些第一代铝锂合金产品的塑韧性水平太低，不能满足新航空设计标准的要求，因此并未取得进一步的应用。Alcoa公司于1969年停止了2020合金的生产。此后，铝锂合金的研究和应用在欧美等国进入了一个相对停滞的时期。1．2 繁荣阶段

2O世纪7O年代爆发的能源危机给航空工业带来了巨大的压力，所以，迫切要求飞机轻量化，复合材料的兴起也给传统铝工业造成潜在的威胁，这些都推动了人们对铝锂合金的重新重视，铝锂合金也因此进入了新的发展阶段，即第二阶段，该阶段的时间跨度为20世纪70年代至80年代后期。在这一时期，铝锂合金得到了迅猛发展，共召开了六次国际铝锂合金专题会议，对铝锂合金进行了全面研究。在此阶段，研制成功了低密度型、中强耐损伤型和高强型等一系列较为成熟的铝锂合金产品，其中具有代表性的合金有：前苏联研制成功的1420合金，美国Alcoa公司研制出的2090合金，英国Alcan公司的8090和8091合金，法国Pechiney公司开发出的2091合金等。这些铝锂合金具有密度低、弹性模量高等优点，其主要目标是直接替代航空航天飞行器中采用的传统铝合金2024，7075等，它们都得到了一定的应用：1420合金是目前应用最为成熟的铝锂合金，俄罗斯在Mig29、Su227、Su235等战斗机及一些中、远程导弹弹头壳体上都采用了1420合金构件；美国对2090合金在C217运输机及ATF高级教练机上进行了装机试验；英国研制的8090合金在欧洲的EFA2000战斗机、EH101直升机以及A330／340大型客机中也进行了大量装机试验。1．3 第三代新型铝锂合金

经过20世纪80年代的大发展，铝锂合金取得了令人瞩目的研究和应用成果。但是，人们发现第二代铝锂合金本身仍存在以下问题：1)合金的各向异性问题较普通铝合金严重；2)合金的塑韧性水平较低；3)热暴露后会严重损失韧性；4)大部分合金不可焊，降低了减重效果，铆接时往往表现出较强的缺口效应；5)强度水平较低，难以与7000系超高强铝合金竞争等。因此，进入90年代以后，人们针对铝锂合金的上述问题开展了大量研究（6-10）。铝锂 合金的发展也因此进入了第三发展阶段。

进入20世纪90年代后，世界各国在实施低成本发射装置、超轻油箱计划以及重复使用的航天器核心计划中，加强了铝锂合金研究，促进了铝锂合金的进一步发展。美国研制出了Al-Cu-Ag-Mg系具有良好可焊性的超高强Weldalite2049合金。随后在此基础上又开发成功了2094、2095、2096、2097、2195、2197及Weldalite2210等一系列改进型第3代合金。1994年美国研制出Navalite合金和C155合金。C155合金的抗疲劳裂纹性能是7055一T651铝合金的2倍，断裂韧性是70552T651铝合金的1．35倍，和20242T351铝合金相比，强度提高11％，断裂韧性提高13％，抗疲劳裂纹扩展阻力提高1倍。美国沃特飞机公司分别将C155合金、常规铝合金和碳／环氧复合材料制成飞机平尾，在性能相同的情况下，C155合金比常规铝合金轻300kg。C155合金制成的平尾质量接近碳／环氧复合材料制成的平尾，但每千克质量的价格比碳／环氧复合材料便宜480美元。

2新型铝锂合金的性能特点及其应用研究

2．1 新型铝锂合金的性能特点

新型铝锂合金主要产品形式有中厚板、薄板、挤压型材等，国外已认证或在飞机上使用的产品牌号主要有美铝的2099、2199、2397和加铝的2196、2098、2198等，部分铝锂合金具备AMS材料规范，主要应用于地板梁、机身蒙皮、长桁、框、粱、腹板等部位，它们的主要性能特点如下：

(1)适当的密度降低(一般比常规铝合金低5％～ 8％，Li<1．8％)，而不是片面的追求低密度；(2)更好的强度一韧性平衡；(3)耐损伤、抗疲劳性能优良；(4)各向异性小；(5)耐腐蚀优良；

(6)热稳定性好，有较好的耐热性；

(7)良好的加工成型性(适用于激光束焊接、搅拌摩擦焊接、时效成形；(8)更高的性价比。

根据现有资料的汇总分析，比较常规铝合金、复合材料及铝锂合金的应用情况，分析比较铝锂合金的优势，见表1。

如表1所示，在减重效果上，铝锂合金在受压及受弯曲扭转应力的部位具有优势；在结构设计技术上，现有的铝合金的设计技术在经过一定的验证后即可应用于铝锂合金，设计方法及准则更改少，与常规铝合金方案较易转换；在制造工艺性方面，铝锂合金可以大量继承传统的铝合金的工艺、装备，有较大成本优势；在维修方面，铝锂合金与常规铝合金在设计、制造、维修上的差异较小，在航线维护、维修方面的风险较小。2．2 铝锂合金性能提高的主要途径（11-12）2．2．1 微合金化

在铝锂合金中通常加入的合金元素有Cu、Mg、zr、Cd、Sc、Ce等，以影响合金的析出行为和析出相的化学成分、类型、数量、形状、尺寸和分布，改善晶界特性，可全面提高合金的各项性能。在铝锂合金中添加Cu能引入沉积强化相T(A1 CuLi)，会极大地增加合金的刚度。但cu的含量过高，会导致韧量(质量比)为1．0％ ～4．5％。Mg能促进T(Al：Cu—Li)相的析出，抑制8相的析出。所以添加Mg能够产生固溶强化，并强化无析出带，使其有害作用减 少。当在铝锂合金中同时加入cu和Mg时，还可形成S(A1：CuMg)弥散相。S相优先在位错等缺陷附降低合金共面滑移的倾向，并激发其产生交滑移，促进合金均匀变形，改善韧性。但Mg含量过高，则T相优先在晶界析出，使脆性剧增。目前商业铝锂合金中一般掺Mg量(质量比)为0．2％ ～2．3％。在合金中添加zr，能形成B’(Al，zr)相的弥散质点，一般在晶界或亚晶界析出，对晶界有钉轧作用，能抑制合金再结晶并能细化晶粒，改善合金的刚度。并且 p相还可以成为6’(A1 Li)相的成核位置，8相在其周围生长，形成牛眼状结构，提高合金的强度。同时zr还使合金的时效速率加快。但zr含量过高，将使晶界出现含zr的粗大析出物，破坏晶界性能，并使合金体积质量增大。目前商业铝锂合金限zr的含量在0．08％ ～0．10％ 左右。2．2．2 形变热处理

对固溶处理后的铝锂合金在时效前进行适当冷变形，可在合金中形成密布的位错或位错缠结，成为S、T1相非均匀形核的位置，从而增大位错不能切割的沉淀相的体积分数，减小合金的共面滑移及晶界应力集中。然后进行时效，可使时效过程中析出的第二相微粒更为弥散均匀分布，并减小无析出带宽度，从而改善合金的综合力学性能。2．2．3 纯净化

用真空纯化法，可以使合金内的碱金属和氢含量显著降低，从而使合金韧性显著提高。澳大利亚Comaleo铝有限公司利用真空纯化法，使碱金属含量由原来的(3～6)×10 降到1×10 以下，氢含量也显著降低，合金韧性得到显著提高。用此法制得的2090合金的断裂韧性比碱金属含量大于5×10的铝锂合金高得多，且在65℃下暴露1000h后韧性几乎不降低。2．2．4 再结晶、在不同方向上拉伸或冷轧、减小变形量、改变弥散相类型等方法 这些方法可以改善合金的各向异性。Alcoa、Alcan等公司利用再结晶方法制造出了各向异性小的2090、8090薄板材。O．S．Es2said等将2095板材在峰值时效前偏离轧制方向60。进行6％变形量的拉伸，发现可大大降低峰值时效产品的各向异性。美国研制的XT110、XT120、XT130、XT140四种专利合金，专门从轧制上研究减小材料各向异性的办法。2．3 铝锂合金在国外飞机上的应用

空客A380—800飞机主舱横梁采用了2196铝锂合金锻压件。A350 XWB机身为混合结构，由铝锂合金／铝合金机身框、纵梁、肋板、地板梁、起落架舱等组成“导电网络”，一方面为飞机上的电子设备提供必要的回路；另一方面，能有效防止复合材料不利于电气设备的雷击保护问题。C一17在研制中也采用大量2090铝锂合金，代替2024铝合金来实现降低结构重量的目标。图2为庞巴迪C系列材料使用情况，从图中可以看到，先进铝锂合金材料部件已经占到飞机材料使用总量的23％。

3结论

新型铝锂合金是重要的轻质结构材料，具有广阔的应用前景。但在发展过程中仍存在很多问题，如制造成本高，低韧性断裂等。因此今后还需加强以下几个方面的工作：

(1)复合微合金化是铝合金强韧化研究的一个重要方向，特别是sc与Ti、Mn、Zr等复合微合金化需深入系统地进行研究与开发。

(2)在形变热处理与分级热处理工艺和成分控制上进行更深入的研究，保证合金有最佳强韧性和抗腐蚀性的综合性能。(3)大力开展强韧性、腐蚀及疲劳断裂机理研究，获取提高强度、韧性、抗腐蚀性等的途径。铝锂合金具有减重效果明显、成本低、技术成熟度高等多项优点，在国外飞机结构设计中应用广泛。但是，我国的铝锂合金还处在,lgtt量研制阶段，在材料各项性能和应用领域方面与国外相比还有很大差距。到目前为止，仅在部分军机的普通框缘钣金结构上有过少量的应用，还没有进入工程化批量生产阶段。所以，要将铝锂合金应用在我国的大型客机 上，在设计方法、制造工艺、适航取证等方面还有很多工作要做。

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