Alcoa公司首次注册了RRA处理工艺实用制度并申请了专利,后来在1995年进入航线服务的波音777客机上采用了7055-T77厚板。目前7150-T77合金材料绝大多数用于大型客机的主要承力结构部件。由于T77工艺已经受到专利保护,其工艺细节我们没有办法进一步学习研究,因此,研发出具有我国自主知识产权的RRA热处理工艺,对于我国的重工业发至关重要。
1970年开始,西方国家投入大量资金和人员研究新的热处理工艺,并在这个基础上,创造性地研发快速凝固/粉末冶金((RS/PM)制备工艺。在八十年代,对于铝合金的人处理工艺的深入研究取得了重大的突破,人们对于高强合金的制备方法丫头了新的认识。在九十年代初期,喷射成形技术逐渐发展起来,并在其推动下,运用RS/PM工艺制备超高强铝合金材料逐渐成为现实。在九十年代后期,一些工业发达国家都利用喷射成形技术研发出了含锌量8%以上、抗拉强度为760~810MPa,收缩率为8~13%的超高强铝合金。这种铝合金能够在很高的应力环境下工作,并且有较为良好的疲劳寿命,同时,即使在腐蚀的条件下,也能够正常工作。因此,这种铝合金在交通、重工行业中运用广泛。
综上所述,国外超高强度铝合金研发方向是:高强度、低韧性~高强度、高韧性、耐腐蚀,而热处理状态开发方向是:T6→T73→T76→T736(T74)→T77,合金设计方面的特点是合金化程度提高,Fe,Si等杂质含量降低,微量过渡族元素添加趋于合理,最终使合金兼备高强度和优良综合性能。
2、国内Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的发展
我国对Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究未能赶上世界平均水平。改革开放以后,国家铝合金协会大力倡导对先进铝合金的研究与开发。目前,我国的航空工业及国防上仍在使用LC4及LC9[11],它们的性能类似于7系合金。根据工业生产的实际情况,很多时候,承力结构件需要在很恶劣的环境下工作,既要抗得住高温高压,又要耐腐蚀,因此,如何提高7050等高强铝合金的耐蚀能力和塑韧性是主要研究方向。
1970年开始,东北轻合金加工厂和北京航空研究所着手研制Al-Zn-Mg-Cu系高强高韧铝合金[12],这种合金具有划时代的意义,它不仅能够在高应力的条件下持续工作而不发生磨损,而且具有一定程度的塑韧性,这个研究提供了铝合金制备工艺探索的新思路,也充分发扬了高强铝合金的优势。当前,我国已经能够批量生产7075,7175和7050等合金,标志着我国铝合金制备水平进一步提高,这些铝合金在生产各类航空器部件中应用很多。1980年以后,北京航空材料研究所采用常规半连续铸造法研制成功了7A55超高强铝合金,近些年又研制出具有更高强度的7A60合金。九五期间,东北大学等单位进行了低频电磁半连续铸造高合金化超高强度铝合金的研究工作,目前己研发出具有自己独立知识产权的低频电磁半连续铸造技术。这个技术能够细化组织铝合金组织再结晶晶粒,达到稳定组织,提高强韧性的目的;还可以强化铝合金表面组织,提高强度和硬度;并且可减少后续工作中的开裂倾向。通过这个技术,我们可以获得综合性能较为理想的超高强铝合金[13]。
就我国目前情况而言,对于铝合金的制备研究有了局部的开创性发展,并取得了一系列的进步,然而,在铝合金的整个生产研制过程的研究方向还是处于理论实验阶段,并未走向工业化实业化,很多铝合金制造工艺参数依靠国外数据引导,而最大的不足主要集中在对热处理过程中组织变化和时效工艺的研究上。
由于RRA处理的特殊性,实际需要的大型构件很难在已有设备上进行相应处理。因此,RRA处理的工业化还需要进一步探究。首先,要系统地总结铝合金微观组织性能与热处理工艺的关系,通过延长时效时间,降低回归温度,达到适应现有设备的目的;其次,对加热速度、加热与保温回归动力学及温度分布进行全面的研究分析,然后改良热处理设备,达到减少组织偏析和成分偏析的目的,最终制定较为完善的RRA处理工艺并实现其工业化。