国外高强铝合金的发展概况

按照合金的成分、工艺、组织、性能特征，7xxx系高强铝合金的发展历程可以划分为5个阶段：一、高静强度铝合金；二、高强耐腐蚀铝合金；三、高强韧性、耐腐蚀铝合金；四：高强韧耐腐蚀、耐损伤铝合金；五、高强韧、低淬火敏感性铝合金[4]。随着工业的发展，以往的性能往往不能满足现代工业和人民生活的需求，因而对7xxx系铝合金的强度、韧性和耐腐蚀性能不断提出新的更高的要求，而国外对高强铝合金的研究与探索也是围绕着合金成分调整、热处理工艺优化、新热处理工艺研发等方面展开。83558

20世纪20年代，德国科学家W。Sander和K。L。Meissner在实验中发现Al-Zn-Mg合金经淬火和时效后，合金强度相比其他状态较高。在此之后，经过不断的研究与发展，成为现在的7xxx系高强铝合金。而在1932年，韦伯尔在铝合金中加入合金元素Cu和少量Mn，从而开发出第一种以Al-Zn-Mg-Cu为基础的高强铝合金，即真正意义上的7xxx系铝合金。经过研究发现，Mn元素对提高合金性能作用有限，而Cu元素对材料力学性能的改变则比较显著，因而成为之后的几十年里各国争相研究的方向。文献综述

20世纪30年代，日本的科学家也对Al-Zn-Mg-Cu系合金展开研究，并在之后的研究中发现，Cr、Mn、Mo等微量元素能够显著改善合金的抗应力腐蚀性(SCR)，并在此基础上添加合金主元素后，开发出著名的高强铝合金ESD。该铝合金率先在航空领域展开应用，其优秀的力学性能使得在二战时期名噪一时的零式战斗机得以生产。

1934年，美国科学家J。A。诺克使用优化成分设计的方法，研究出至今仍然在广泛使用的75S铝合金，也就是我们熟悉的7075铝合金，而本次的论文研究也就是围绕7075铝合金展开，对其热处理工艺及力学性能等进行深入研究。7075高强铝合金在经过T6状态的应用后，又研究出T73双级时效以及后来的三级时效等热处理工艺，都在航空航天领域获得了较大的应用成功，并促进了7xxx系铝合金的发展。

在进入21世纪的十几年间，7xxx铝合金的发展主要集中在控制合金元素的含量上，也获得了一些优异的性能提升。如美国在保持合金中高Zn含量的情况下，通过降低Mg和Cu的含量，研制出的7085铝合金，具有超高的强度和韧性，淬透性也非常好，已经成功地应用于A380客机中。而法国则是在7055铝合金的基础上，一面降低Mg、Cu含量，一面提高Zn含量，进一步提高合金的Zn/Mg比，并控制Zr元素防止产生金属化合物影响塑性以及Fe、Si等其他元素，成功开发出7056铝合金，该合金的高强、高断裂韧度及耐应力腐蚀等特点使得其在航空领域也具有广泛的应用前景。

通过对国际上对高强铝合金的研究发展历程的总结，7xxx系超高强度铝合金未来的研究发展将集中在以下几个方面：(1)对合金成分进行优化，改变合金元素及其所占比例，减少杂质含量。稀土等微量元素对铝合金的机理的影响，也应当成为铝合金研究的一个重要方向；而多元合金化生成多重沉淀强化相，两相产生共同强化，从而进一步提高铝合金的强韧性和耐腐蚀性；(2)铸锭冶金制备技术的进一步改进(如采用低频电磁半连续铸造技术)，通过改进铸锭的制备方法和选择适合的工艺参数，获得较高品质的铸锭组织结构，提升合金的综合素质，从而达到改善喷射成形的制备工艺的目的；(3)热处理工艺的工艺改进及研究新的工艺方案，使铝合金获得稳定良好的综合性能，以达到合金高强韧性、高塑性和高抗腐蚀性能的统一。由于热处理工艺发展较早，国内外的学者在热处理方面已经做了大量的研究；(4)对超高强度铝合金的强韧化机理进行进一步的研究，以及应力腐蚀、疲劳腐蚀的作用机理的研究都将有助于加深对高强铝合金性能提升的认识；(5)材料成型技术也是极其重要的一个环节，将人工时效和加工成形技术相结合，即时效成型技术，能够在降低飞机的制造成本的基础上提升材料的力学性能，因而在航空曲面结构件的制造等领域的应用也具有广阔的前景，成为当前高强铝合金研究的热点之一。总而言之，随着科技人员对超高强度铝合金不断的深入的研究，更完善的熔体处理技术、更先进的热处理工艺、成型技术将会不断出现，并开发出新型的超高强度铝合金，从而推动超高强度铝合金在应用层面上的发展。论文网