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鋁鋰合金的研發(fā)
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-03-31
鋰Li?是最輕的金屬元素，在鋁合金中每加入?1%?的Li，可使鋁合金密度降低3%，模量提高6%。據(jù)推算，如果采用先進(jìn)鋁鋰合金取代傳統(tǒng)鋁合金制造波音飛機(jī)，結(jié)構(gòu)質(zhì)量可以減輕14.6%，燃料節(jié)省5.4%，飛機(jī)成本下降2.1%，每架飛機(jī)每年的飛行費用將降低2.2%；戰(zhàn)斗機(jī)質(zhì)量若減輕15%，則可縮短飛機(jī)滑跑距離15%，增加航程?20%，提高有效載荷30%；航天運載器每減輕1?kg，其發(fā)射費用可節(jié)省約2萬美元。因此，發(fā)展鋁鋰合金，在航空航天領(lǐng)域具有重要的意義。
鋁鋰合金的研究和開發(fā)至今已有80多年歷史，但早期的鋁鋰合金具有明顯的缺點，如延展性和斷裂韌性低、缺口敏感性高、加工生產(chǎn)困難、價格昂貴等，導(dǎo)致其未能獲得進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。到上世紀(jì)80年代，情況有所改進(jìn)，西方各國研制成功了低密度、中強(qiáng)耐損傷型和高強(qiáng)型等一系列較為成熟的鋁鋰合金產(chǎn)品，但仍存在一些明顯的缺點，如各向異性嚴(yán)重；短橫向強(qiáng)度較低；塑韌性水平較低；熱暴露后會嚴(yán)重?fù)p失韌性；大部分合金不可焊；強(qiáng)度水平總體較低等，使其綜合性能和價格難以與高性能鋁合金競爭。直到近20年，才發(fā)展出一系列具有一定特殊優(yōu)勢的鋁鋰合金，如美國發(fā)明了具有良好可焊性的超高強(qiáng)鋁鋰合金及高抗疲勞性能鋁鋰合金；俄羅斯開發(fā)了高強(qiáng)可焊的鋁鋰合金等。這些新開發(fā)的鋁鋰合金具有以下特點:?密度小、模量高;?良好的強(qiáng)度-韌性平衡;?耐損傷性能優(yōu)良;?各向異性小;?熱穩(wěn)定性好;?耐腐蝕;?加工成形性好，其中尤以低各向異性鋁鋰合金和高強(qiáng)可焊鋁鋰合金最引人注目。由于綜合性能提高，一些新型鋁鋰合金的性能已明顯優(yōu)于目前航空航天部門使用的一些傳統(tǒng)鋁合金，并在航空及航天工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用。
新型鋁鋰合金不僅具有低密度、高彈性模量、高比強(qiáng)度和高比模量的優(yōu)點，同時還兼具低疲勞裂紋擴(kuò)展速率、較好的高溫及低溫性能等特點，被認(rèn)為是航空航天最理想的結(jié)構(gòu)材料。鑒于航天對減重的實際需求以及新型鋁鋰合金優(yōu)異的綜合性能，歐美及俄羅斯等國都十分重視研制和開發(fā)航空航天用新型鋁鋰合金，西方航天大國在未來航天工業(yè)中都有大量應(yīng)用鋁鋰合金的計劃。例如，美國新一代航天工程“星座計劃”計劃中，執(zhí)行美國空間探索的新型運輸基礎(chǔ)設(shè)施的重要單元的戰(zhàn)神系列火箭的上面級將全部采用鋁鋰合金制造。
近三十年來，我國中南大學(xué)，西南鋁業(yè)公司、航天材料及工藝研究所以及北京航空材料研究院等單位，在鋁鋰合金的研發(fā)上取得了重大突破，使我國鋁鋰合金的研發(fā)水平與國外基本保持相當(dāng)水平。同時，國產(chǎn)鋁鋰合金在我國一些重要航空航天飛行器上也獲得了應(yīng)用。我國和美、法、俄等國一起，成為世界上能工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用先進(jìn)鋁鋰合金的少數(shù)幾個國家。進(jìn)一步推動我國鋁鋰合金的研發(fā)工作顯然具有極為重要的戰(zhàn)略意義。
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