５ ’ 可 好的靜強度、 疲勞強度和斷 合格的Ｋ 和抗蝕性的 Ｉ 。 前提下， 其強度比７５ 高約 １ １ ０ ０ ％， 比提高到 ３ 左右， 獲得良 ｎ ％ 合金中不能溶解的結 比７７ 制品高約２一０ 實現了 Ｏ５ ０３％， 集高強、 高韌、 抗蝕為 裂韌性。但當Ｚ 含量超過 ７ 時， 導致與斷裂韌性相關的性能急劇降 一體， 廣泛地應用于飛機結構件。 ０５ ７５ 合金的Ｔ７ ７ 處理 晶相數量急劇增加， 是美國專利， 前還沒有公開具體工藝制度。 目 低、 焊接性能、 耐蝕性能顯著惡化。 在一定范圍內Ｍ 含 ｇ 加重ｓｃ ｃ 的敏感性， ｕ 而ｃ １ ６ 前蘇聯學者在深人地研究 川 ＭＣ 系 量過高會導致應力腐蝕開裂， ５ ９ 年， ｎ Ｚ ｇｕ 合金的基礎上， 研制出世界上第 １ 種超高強度鋁合金— 的加人能起到改善 ｚ、ｇ ｎ Ｍ 含量高時帶來的塑性和抗 并且還能同時提高強度和重復加載 ９ 雙 繼而通過提高合金純度， Ｂ６ ， 降低合金元素含量開 蝕性降低的缺點， 發出 Ｂ６ ９玖的改型合金 Ｂ６ １ Ｂ ６３ ９從 和 ９從 成為航天航 空和其他工業部門的關鍵結構材料之一。俄羅斯的 Ｂ ６ （ Ｉ８ ｚ 一 ． ｎ ２ Ｃ 一 ． ｚ） ９雙 Ａ一 ． ｎ ２ Ｚ 一 ． ｕ ０１ ｒ類似于 ７５ 合 ｓ ７ ３ ５ ０５ 金， 自己的特色。值得一提的是 １６ 年代研制的 但有 ９ ０ Ｂ ３、 ９二 合金， 它與別的合金不同之處在于添加了０ ％ ． ２ 一． ０ ％的Ｆ 作為再結晶抑制劑， ４ ｅ 使得合金在鑄造成型 過程中工藝效率大大提高， 這一點與其它含 ｚ、 ｎｃ ｒＭ 、 ｒ 的合金相比尤為重要， 在合金的硬度增加的同時， 還保 證了強度的各向同性，迄今別的國家還未出現與它類 似的合金。 另外在７０ 系合金發展的 ０ 早期， 很多高ｚ 的具有較 ｎ 抗力。王祝堂認為， Ｚ 合金中，ｕ 高 ｎ Ｃ 原子溶人 Ｇ Ｐ區， 可以提高 Ｇ Ｐ區的穩定溫度范圍， 延緩時效析出。 ｕ Ｃ原

　　（． １ 東北輕合金有限責任公司， 哈爾濱 １０６ ２ ５ ０ ． 中鋁河南鋁業有限公司， 洛陽４ ０ ） 河南 ｌ（ ７０ ）

　　摘 要： 全面地介紹了 超高強鋁合金的發展過程， 及其合金發展的特點。超高強鋁合金的開發基本上是沿著高強度、 低

　　文章編號： ０ 一３３２０ ） 一 ０ 一３ ０ １ ２ ２３（０７ ９ ０４ ０ ０ １

　　超高強鋁合金是航空航天工業中主要的結構材料。 基礎上提高了ｚ、ｇ ｕ ｎＭ 和Ｃ 的含量又發展了 強度更高的 目 前世界各國民用飛機上鋁合金已占居了結構材料重量 ７７一６ １ Ｔ 合金， ８ 該合金強度雖高， 但斷裂韌性有所下降， 的７％ ８％， 大部分為超高強鋁合金。在新一代軍 因此未得到進一步的應用和發展。當時人們研究航空鋁 ０ 一０ 其中 用飛機上， 由于樹脂基復合材料和欽合金用量的增加， 鋁 合金主要以追求高的靜強度為主， 而忽視了其它性能的 合金的用量相對有所減少， 但高純度的超高強度高韌性 要求。１５ 年因３ ９４ 架用７７ 合金制造機體的噴氣式飛 ０５ 機墜毀， 從而使航空界認識到材料的損傷容限應該作為 高抗蝕性鋁合金的用量卻增加了。隨著現代航空航天工 業的快速發展， 對超高強鋁合金的綜合性能提出了更高 飛機機體選材的一個準則。為了提高ＫＣ Ｉ， 研究人員在深 的要求。 同時現代核工業、 交通運輸業的發展也急需高性 人的 研究后發現， ７ 及 ７７ 合金中含有的Ｆ 、 等有 ７５ ０ １８ ｅ５ １ １ｕ ｅＡ（ Ｆ） ７Ｆ Ｍ １ ｇｉ Ｓ 能、 輕質、 經濟的結構材料， 因此高強高韌高抗蝕的超高 害元素形成的夾雜相如ＡｃＺ 、Ｉ ｎｅ５和ＭＺ 等在低應力下容易破裂， 并在破裂的質點處形成空洞， 從 強鋁合金無疑是理想的備選材料。 為此， 各國的材料工作 而在繼續施加外力的情況下形成宏觀裂紋導致了斷裂韌 者多年來一直致力于研究開發集高強高韌高抗蝕性為一 性Ｋ 的降低。通過減少這些雜質元素的含量， Ｉ Ｃ 研制出了 體的超高強鋁合金。 韌性更高的７７ 合金。隨后又通過進一步降低 Ｆ 和 ５ １ ５ ｅ １ １ 超高強鋁合金的發展過程 一般可將強度在 ｓ Ｍ 以上的鋁合金稱為超高強 ｏ Ｐ ａ 的含量， 控制 Ｃ 含量， Ｍ 、ｕ ｒ 調整 ｎＣ 含量以提高斷裂韌性 度鋁合金。超高強度鋁合金主要是指 ７ ０ ０ 系中的某些 開發出了７７ 合金， ４５ 同時該合金調整了２ Ｍ 比（ １ ｇ 稍稍 “

　　金的 研制成功也使人們認識到了２對高強合金性能的 ： 影響， 并在這方面 展開了 深人的研究。由 ０ 合金中 于７７ ５

　　ｒ ， 高強 合金 被開 度的 也 發了出 如 ０６Ａ ７ ｎ１Ｍ－ 的Ｃ 能夠增加合金的淬火敏感性側 因此樣品在熱處理 來， ７７： 一． 一． ｇ Ｉ ｓ ６ ｚ 才能保證時效后的強度， 而對大型鍛件 ０Ｃ一６ ｎ１ ０， ０：Ｉ ．ｎ３Ｍ 一． ｕ０ ５ｒ 后必須快速淬火， ． ｕ Ｍ （ ４） ０１ 一４ 一． ｇ２Ｃ一．Ｃ ７ ９ ７ Ａ ７ｚ ｏ Ｉ ２ 即使冷卻速度很快， 也無法使構件心部得到較快 石 ５） ０９Ａ ７Ｚ一． ｇ１Ｃ一 １Ｃ（９８， １ ５， ：Ｉ ，ｎ２Ｍ一． ｕ０６ｒ ６） ９ ７ ４ 一７ Ｓ ６ ． １ 這些 和厚板， 合金主要用于鍛件和擠壓件。還有部分合金如 ７６、 的冷卻速度， ０ ８ 而且淬火速度過快也容易使構件產生變形。 ｒ １Ｚ ｒ ７４、 ９ 等ｚ 含量超過了８ （ ４９７ ３ ｎ ０ ％ 其中７９ 的ｚ 含量大 而添加 Ｚ 能夠形成細小的不溶解質點 Ａ３ 降低合金的 ０３ ｎ 于９ ， ％） 它們的Ｆ 和Ｓ含量分別不大于０ 和０ ％， 淬火敏感性；同時 Ａ另 金屬間化合物有兩種結構和形 ｅ ｊ 甲 巧％ ， ２ １ Ｉ ｒ 都是能獲得極高強度的鋁合金。 態： 從熔體中直接析出的Ａ必 為四方結構， Ｉ ｒ 可顯著細化 ２ 超高強鋁合金發展的特點 合金的鑄態晶粒； 另一種是鑄錠均勻化過程中析出的球 形粒子， Ｌ： 具有 ｌ 結構， 與基體共格， 具有強烈抑制熱加工 ２ 降低 Ｆ、 等雜質元素的含量 １ ｅ５ １ 超高強鋁合金中Ｆ 、 雜質的含量是逐漸降低的， 過程中再結晶的作用。近來有研究認為在時效過程中次 ｅ５ １ 同時還大幅度地降低了能生成脆性夾雜相的Ｍ ， ｎ從而保 生的Ａ３ 可加速刀 １ｚ ： ‘ 相的析出， ｌ另 與合金中的 并且Ａ ： 位 證了合金具有較高的塑性和斷裂韌性。這些微量的雜質 錯纏結在一起， 增大了合金中的位錯密度， 從而影響合金 ． － ５ ０ 也有其有利的 一面， 雜質Ｆ 溶于Ａ 中 ｅ Ｉ 形成的ＦＡ 有細 的時效行為。因此超高強鋁合金中一般添加 ０ ％ ｅ１ ３ ． 的ｚ， 巧 可顯著提高合金的強度、 斷裂韌性和抗應力 化再結晶晶粒的作用， 但對抗蝕性能影響較大， 有 Ｍ 當 ｎ ０ ％ ｒ 存在時， 可溶入 Ｍ Ａ６ ｒ ｅ ｎ１ 中形成（ｅＭ ）１使ＦＡ３ Ｆ、 ｎＡ６ ｅ１ ， 與 腐蝕性能。 Ｉ Ａ 之間的電位差減小到可以 忽略不計的程度。因此合金 ３ 結束語 縱觀高強鋁合金的發展史， 傳統超高強鋁合金研制 中 加入少量 Ｍ 以減少 Ｆ 的有害作用是其目 ｎ ｅ 的之一〔 ５ 丁 ， 基本上是沿著高強度、 低韌性一高強度、 高韌性。高強 此外 Ｍ 還有提高抗應力腐蝕的性能。 ｎ 度、 高韌性、 耐腐蝕方向發展， 在合金成分設計方面的發 ２ 提高主合金元素含量 ． ２ Ｆ、 １ 逐步提高合金中ｚ 含量， ｎ 尤其是提高合金的２ Ｍ 展特點是合金化程度越來越高，ｅ５等雜質含量越來越 可ｇ 比值， Ｃ 含量。 調整 ｕ 比較 ７７ 、４５ ７５ 與７５ 合 低， ０５７７ 及 ００ ０５ 微量過渡族元素添加越來越合理， 最終目 標是在大幅 金的成分及性能可以發現， 合金性能的改善伴隨著成分 度提高強度的同時保持合金具有優良 的韌性和抗蝕性。

　　Ｃ 的同時加人了少量的Ｍ ， ｕ ｎ 有效地改善了該合金的抗 應力腐蝕性能（Ｃ ）但由于仍具有較敏感的應力腐蝕 ＳＲ ， 開裂（Ｃ ） Ｓ Ｃ傾向而未得到實際應用〔 ９ 年， 本學者 ， ３ 」 ９ 。１ 日

　　Ｃ 來克服淬火敏感問題和調整晶粒尺寸， ｒ 開發出了強度、 斷裂韌性和抗應力腐蝕性能較高的７５ 超高強合金。 ００ 這 蝕性能和抗剝落腐蝕性能〔 １４ 美國開發出了７７ 高 ］ ３ ２ ９ 。 ０５ ｒ ００ 也是 ７０ 系 ００ 強合金， 并第一次應用于 Ｂ ２ 型轟炸機上， 一 ９ 曾給飛機結 是美國開發的第一個含Ｚ 的７０ 系合金。 綜合性能較好的合金之一， 在航空航天領域得到 構和性能帶來了革命性的變化，同時也為超高強鋁合金 合金中 了廣泛的應用。 Ｚ 的７ ０ 含 ｒ ０ 合金也存在著一些缺點， ５ 如 的 發展奠定了 基礎。 ｎ ｕ 使鑄造裂紋傾向增強， 鑄造前要求 １４ ４ ９ 年前蘇聯也開發出了與 ７７ 類似的Ｂ 高強 Ｚ 和Ｃ 的含量提高， ０ ５ ５ ９ 需用陶瓷過濾器消除非金屬夾雜等， 制造工藝 鋁合金， 該合金的 成分（ 一ｏｎ２Ｍ一． ｕ０２ｒ 真空脫氣， Ｉ． ． Ａ ６ 一３ｇ１ｃ一．ｃ ｚ ７ １ － ． ｎ與７７ 合金相近。隨后不久美國在 ７７ 合金的 過程復雜， ０ Ｍ ） ０５ ４ ０５ 生產成本較高， 而且大型的鍛件也不易完全淬

　　子還可溶人刀和刀 ‘ 相中， 降低晶界和晶內的電位差， 提高合金的 抗應力腐蝕性能。 對于ｚ Ｍ 比 ｌ ｎ ｇ 較大的 合

　　良好性能的基礎。 ２ 以Ｚ 替代 Ｍ 和 Ｃ 了 ｒ ｎ ｒ 以ｚ 代替 ｒ Ｃ 來克服合金淬火敏感性問題。７５ 合 ｒ ００

　　ｎ降低了Ｍ 含量） ｇ 使得合金的長向（ 、 ） Ｌ 橫向 Ａ一ｎＭ 一ｕ Ｉ 一 ｇＣ 合金。 ｌ ＭＣ 系合金是以１２一９６ 提高了ｚ， ｚ Ａｚ ｇｕ ｎ ９３１ ２ Ｔ Ｌ 和厚向（Ｔ樣品的Ｋ 明顯提高， Ｓ ） Ｉ Ｃ 這是７０ 系合金 ００ 年 科學家ＷＳ ｄ 和Ｌ ｅｓ ｒ Ｉ ｎＭ 合金 （ ） 德國 ．ｎｅ ． ｉｎ 對Ａ一 一 ｇ ａ ｒ Ｍ ｓｅ ｚ

　　五十嵐將Ｃ加人到Ａ一ｎＭ一ｕ ： Ｉ Ｚ一 ｇＣ 合金中 開發出了 一種

　　超硬鋁合金 Ｅ Ｄ Ｓ 。該合金因具有很高的強度和大大改善 的抗應力腐蝕性能， 而成為該系合金中最先在飛機制造 業上獲得實際應用的合金【 ２ 世紀中期， ‘０ 」 。 人們發現通過

　　中斷裂韌性最高的合金。 １６ 年前蘇聯對 Ｂ 合金的雜質進行了限制， ９９ ５ ９ 提出 了ｎ 和 ｏ 兩種雜質水平的合金， Ｂ ｎ 合金成分 ｑ ｑ 其中 ９ 二 ５ 接近于７７ 合金，９ｏ 合金的成分（Ｉ ． ｎ２ Ｍ － １５ Ｂ５二 Ａ一 ｓ 一． ｇ ５ｚ ３ １ Ｃ一． Ｃ ０ Ｍ ，ｅ． ％， ０ ％） ４５ ． ｕ０ ２ ｒ ． ｎＦｏ ５ ５ ． 與７７ 合金十分 ７ １ － ４ １ １１ 相似（ 在俄羅斯的鋁合金牌號中擬為含ｚ 合金，ｑ ｒ ｎ 為高 純合金， 為最高純合金）」 ｏ ｑ ！ ， 。 １７ 年美國Ａｏａ ９１ ｌ 公司在７７ 合金的基礎上， ｃ ０５ 增加

　　中ｚ Ｍ 比 提高。ｎ ｇ ／ ｎ ｇ 值的 ｚ 和Ｍ 在鋁合金中主要起到形 成強化相的作用。 、ｇ ｌ形成高 ｎ ｚ Ｍ 和Ａ 濃度的三 溶體 元固 Ｔ （１ ｇ ｎ ； 和Ｍ 之間形成二元的刀ＭｚＺ 相 Ａ２ ３ ３ Ｚ ＭＺ ） ｎ ｇ （ｇｎ ）

　　相， 這兩種元素在合金中的溶解度隨溫度的降低急劇 下降， 具有很強的時效硬化能力， 因此合理設計合金中

　　韌性 斗高強度、 韌性 高 一高強 高韌性、 腐蝕 度、 耐 發展， 在合金成分設 計方 面的發展特點是合金化程度越來越高，

　　ｅ ５ Ｆ 、 等雜質含量越來越低， １ 微量過渡族元素添加越來越合理， 最終目 標是在大幅度提高強度的同時保持合金具有優良 的韌性和抗蝕性。

　　關鍵詞： 超高強 鋁合金； 成分； 性能 中圈分類號汀Ｇ ６ ４ ２ １， 文獻標識碼： Ａ

　　ｚ、ｇ ｎＭ 的含量， 尤其是其質量比 對高強合金的 性能有 重要意義。 根據Ｇ ｈ等人的觀點〔，ｎ ｇ２ 一． ｕ ｒ ｌ ６ｚ Ｍ ． ２ 的 １ｌ ＝ ７ ９ 進一步降低５和Ｍ 雜質元素的含量， １ ｎ 提高２ Ｍ 比 可 ｇ 值， 合金， ｎ ｇ 即ｚ／ 比接近ＴＡ２今ｎ 化合物的化合比 Ｍ （１ ｚ３ Ｍ ）

　　添加Ｃ、ｎＣ、 等 ｕＭ 、 Ｔ 微量元素 顯著提高 ｒｉ 可 合金抗應 力腐

　　Ｃ 含量， ｕ 又研制了７５ 合金， １０ 主要應用于生產大型鍛件 和厚板（ ５ｍ ） 占 ０ｍ。 ＞ 隨著軍用和民用飛機制造技術的發展， 如何減輕按 強度指標設計的構件的重量和降低成本， 成為飛機制造 和鋁合金加工工業必須考慮的重大問題。近年來美國的 ｌｃ 公司進行了大量的研究， ００ ７５ 的基礎上 Ａｏａ 在７５ 和 １ ０ 成功研制了７５ 超高強合金［ ７５一 ７ ０５ ］ ４ ０ Ｔ 制品在保證有 。 ７九游官方入口