| 单词 | 粉末冶金铝合金的研究 |
| 释义 | 【粉末冶金铝合金的研究】 铝合金的粉末冶金技术研究起始于20世纪50年代，但直到1957年这项研究才开始受到人们的重视。这个时期的研究也仅局限于功能材料的制品，如吸音板、轴承等。80年代初期，航空、宇航、汽车、弱电器等有着高度轻型化趋向的领域中很需要高性能的铝合金。材料性能的提高更受到人们的重视。采用粉末冶金方法已开发出一批新型铝合金材料，并已进入到实用阶段。 铝合金的粉末冶金技术由两部分组成：粉末制造技术与成形加工技术。而合金的强化效果则主要决定于粉末的制造方法。目前的制粉方法有3种。1．RS(急冷)法。依其工艺过程可粗略地分为雾化法、液态急冷法和速流表面急冷法3类。雾化法是用高速气流或液流打击金属液，或在离心作用下使金属雾化成为细小的液滴，最后凝固成粉末。液态急冷法是将金属液滴喷到急冷板上或转动的圆轮上，凝固成很薄的金属条、带。束流表面急冷法是用激光或电子束在金属块上溶化一层非常薄的金属表层，整块金属起冷却剂作用，以获得高的冷却速度。RS法对合金的强化机制有3个方面：一是生成微晶、纳米晶、准晶和非晶，使合金组织多级化；二是扩大亚稳相的溶解度；三是获得高度弥散的第2相，充分抑制添加元素的偏析及有害杂质的析出，使合金性能大幅度的提高，为铝合金的扩大使用范围创造了条件。2．MA(机械合金化)制粉法。这种方法是将金属或金属与非金属或金属与金属间化合物置于高能球磨机内，利用机械作用，使粉末彼此反复结合与破坏来获得均匀的细晶粒粉末。MA制粉法的强化机制为：形成微晶、准晶和非晶的多级化组织；加入碳化物或氧化物及A13Ti之类的金属间化合物，以实现对合金的弥散强化；扩大合金元素含量范围，并通过各种组合，制造出各种复合制品。3．纤维、晶须做强化相的复合材料法。这种方法是将长纤维、短纤维、晶须、颗粒加入预合金化的粉末内。这种材料主要是纤维、颗粒强化，同时又兼有预合金化粉末的强化效果。因此，这种材料具有高的强度和比刚度，在航空航天的应用领域有着举足轻重的作用。新型粉末冶金铝合金有以下几种：1．高强度铝合金。用RS法制备的铝合金代号为PM／RS合金。大量的研究结果表明，所有的PM／RS合金的抗拉强度和断裂韧性都优于传统的IM(铸锭冶金)合金。例如在AL－Zn－Mg－Cu系合金中加入钴，其强度可与IM合金7075媲美，且具有－T73状态同等的耐应力腐蚀性和断裂韧性。最近研制的以Ni代Co的CW67，其挤压件的强度较IM7075高30%、韧性高40%。用MA制粉法研制氧化物弥散强化铝合金，已制成的合金有IN9051(Al－1．5Ng－4．0Cu－0．8O－1．1C)和IN9052(Al4．0Mg－0．8O－1．1℃)。IN9051是模拟2024合金成分，IN9052是模拟5083合金的成分。因为PM／MA合金主要靠氧化物弥散强化和碳化物强化，而不是靠金属间的强化。因此，这类合金的抗拉强度、疲劳强度、韧性和抗蚀性良好。IN9051、IN9052合金主要用于飞机模锻件。2．高强度、高比刚性率材料。(1)高比强度、高弹性模量的铝锂合金：锂的密度只有0．53g／cm3，往铝合金中加入1%Li，可使合金密度降低3%，弹性模量增加6%，屈服强度提高30%，比强度增加9%。因此在合金的研究中，铝锂合金受到了极大的关注。但是，铝锂合金不易熔炼，且IM方法对合金的延展性有不利的影响，因此试图通过粉末冶金法解决这一问题。在这类合金中，已得到应用的有Al－905XL合金，其中含4%Mg和1．50%Li，它的密度比7075－T73低8%。据报导，Al－Li－Cu－Mg－Zr被认为是最有希望的合金。目前美国海军正用此法研制比刚度分别提高30%和20%的A1－3Li－1．5Cu－1Mg－0．2Zr和Al－2Li－3Cu－1Mg－0．2Zr合金。(2)高比刚性率的铝基复合材料：以SiC晶须及颗粒作为强化相的复合材料可看出，添加25%(体积)的这种强化相，合金的刚性率为117×103～138×103MPa，比纯铝高40%～90%。采用7090高强度合金用基体，抗拉强度可达800MPa。利用强化相和基体的适当配比可进一步提高合金性能。今后的研究任务是要进一步改善这类材料的伸长率和断裂韧性。3．耐高温、高强铝合金。这类合金采用过渡族元素金属间化合物强化，典型的牌号有Al－8Fe－2Mo、Al－Fe－4Ce、Al5Fe－3Ni－6Co、Al－12Fe－2V、Al－4Cr－3Zr和Al－Fe－V－Si等，其工作温度可达到350℃。最近研制的Al－5．1Cr－1．4Zr－1．5Mn和Al－3．3Cr－0．7Zr－0．4Mn两种合金在400℃保持500h，其显微硬度仍比一般合金高30%和10%。这类合金在飞机制造业中的应用潜力很大，在某些零件方面，它们可与钛合金和不锈钢竞争。4．功能铝合金。这类合金分两组：一组为耐磨和尺寸稳定性合金。例如前苏联研制的MB90(Al-Zn-Mg-Cu)合金，ób≥833MPa，摩擦系数比B95(相当于中国LC4)合金小1／2～1／3，磨损量小2／3～3／4。在使用和贮存中尺寸稳定性高，切削加工和抛光性能良好，耐蚀性高，可广泛用于光学机械仪表和其它仪表。另一组是低膨胀系数铝合金。这类合金一般为Al-Si合金，含Si量在10%～30%，另外再加石墨强化，还可添加Ni、Cu、Mg、Fe、Zr等，以改善其抗热性。典型的牌号有：Al－(25～30)Si－(5～7)Ni、Al－(25～30)Si－(5～7)Fe、Al－(25～30)Si－(3～5)Cr、Al－(10～15)Si－(10～15)SiC等。它们具有低的膨胀系数和高的弹性模量，例如：Al－(25～30)Si－(5～7)Ni合金的线膨胀系数为13．5～15．5－6／℃，与钢零件的膨胀系数十分相近；抗拉强度为255MPa，延伸率为1．5%；弹性模量为103GPa，比常规铝合金高20%～30%；耐磨性好，无润滑时摩擦系数为0．15～0．25，有润滑时为0．01～0．025；比重和导热系数与常规合金相近；加工性好，能保证必要的光洁度和精度。作为专门仪表业、发动机制造业和其它一些部门需要线膨胀系数低的轻质材料。5．再生铝合金。美国伊利诺斯州工艺研究所研制成用铝合金废料制造机械零件的工艺和设备，叫做铝废料颗粒快速热压法工艺和设备。它是将铝碎屑、边角、碎块等重熔后，离心旋转制成针状颗粒，或者用机械合金化法把碎屑破碎成颗粒，再用快速热压法制成零件。用这种方法回收铝合金碎料，生产效率高，能耗少。该工艺研究所已用1100、2014、2024和7075废料制成高质量的零件。(陕西飞机制造公司黄世民撰) |
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