５ ’ 可 好的静强度、 疲劳强度和断 合格的Ｋ 和抗蚀性的 Ｉ 。 前提下， 其强度比７５ 高约 １ １ ０ ０ ％， 比提高到 ３ 左右， 获得良 ｎ ％ 合金中不能溶解的结 比７７ 制品高约２一０ 实现了 Ｏ５ ０３％， 集高强、 高韧、 抗蚀为 裂韧性。但当Ｚ 含量超过 ７ 时， 导致与断裂韧性相关的性能急剧降 一体， 广泛地应用于飞机结构件。 ０５ ７５ 合金的Ｔ７ ７ 处理 晶相数量急剧增加， 是美国专利， 前还没有公开具体工艺制度。 目 低、 焊接性能、 耐蚀性能显著恶化。 在一定范围内Ｍ 含 ｇ 加重ｓｃ ｃ 的敏感性， ｕ 而ｃ １ ６ 前苏联学者在深人地研究 川 ＭＣ 系 量过高会导致应力腐蚀开裂， ５ ９ 年， ｎ Ｚ ｇｕ 合金的基础上， 研制出世界上第 １ 种超高强度铝合金— 的加人能起到改善 ｚ、ｇ ｎ Ｍ 含量高时带来的塑性和抗 并且还能同时提高强度和重复加载 ９ 双 继而通过提高合金纯度， Ｂ６ ， 降低合金元素含量开 蚀性降低的缺点， 发出 Ｂ６ ９玖的改型合金 Ｂ６ １ Ｂ ６３ ９从 和 ９从 成为航天航 空和其他工业部门的关键结构材料之一。俄罗斯的 Ｂ ６ （ Ｉ８ ｚ 一 ． ｎ ２ Ｃ 一 ． ｚ） ９双 Ａ一 ． ｎ ２ Ｚ 一 ． ｕ ０１ ｒ类似于 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， 它与别的合金不同之处在于添加了０ ％ ． ２ 一． ０ ％的Ｆ 作为再结晶抑制剂， ４ ｅ 使得合金在铸造成型 过程中工艺效率大大提高， 这一点与其它含 ｚ、 ｎｃ ｒＭ 、 ｒ 的合金相比尤为重要， 在合金的硬度增加的同时， 还保 证了强度的各向同性，迄今别的国家还未出现与它类 似的合金。 另外在７０ 系合金发展的 ０ 早期， 很多高ｚ 的具有较 ｎ 抗力。王祝堂认为， Ｚ 合金中，ｕ 高 ｎ Ｃ 原子溶人 Ｇ Ｐ区， 可以提高 Ｇ Ｐ区的稳定温度范围， 延缓时效析出。 ｕ Ｃ原

　　（． １ 东北轻合金有限责任公司， 哈尔滨 １０６ ２ ５ ０ ． 中铝河南铝业有限公司， 洛阳４ ０ ） 河南 ｌ（ ７０ ）

　　摘 要： 全面地介绍了 超高强铝合金的发展过程， 及其合金发展的特点。超高强铝合金的开发基本上是沿着高强度、 低

　　文章编号： ０ 一３３２０ ） 一 ０ 一３ ０ １ ２ ２３（０７ ９ ０４ ０ ０ １

　　超高强铝合金是航空航天工业中主要的结构材料。 基础上提高了ｚ、ｇ ｕ ｎＭ 和Ｃ 的含量又发展了 强度更高的 目 前世界各国民用飞机上铝合金已占居了结构材料重量 ７７一６ １ Ｔ 合金， ８ 该合金强度虽高， 但断裂韧性有所下降， 的７％ ８％， 大部分为超高强铝合金。在新一代军 因此未得到进一步的应用和发展。当时人们研究航空铝 ０ 一０ 其中 用飞机上， 由于树脂基复合材料和钦合金用量的增加， 铝 合金主要以追求高的静强度为主， 而忽视了其它性能的 合金的用量相对有所减少， 但高纯度的超高强度高韧性 要求。１５ 年因３ ９４ 架用７７ 合金制造机体的喷气式飞 ０５ 机坠毁， 从而使航空界认识到材料的损伤容限应该作为 高抗蚀性铝合金的用量却增加了。随着现代航空航天工 业的快速发展， 对超高强铝合金的综合性能提出了更高 飞机机体选材的一个准则。为了提高ＫＣ Ｉ， 研究人员在深 的要求。 同时现代核工业、 交通运输业的发展也急需高性 人的 研究后发现， 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、 轻质、 经济的结构材料， 因此高强高韧高抗蚀的超高 害元素形成的夹杂相如ＡｃＺ 、Ｉ ｎｅ５和ＭＺ 等在低应力下容易破裂， 并在破裂的质点处形成空洞， 从 强铝合金无疑是理想的备选材料。 为此， 各国的材料工作 而在继续施加外力的情况下形成宏观裂纹导致了断裂韧 者多年来一直致力于研究开发集高强高韧高抗蚀性为一 性Ｋ 的降低。通过减少这些杂质元素的含量， Ｉ Ｃ 研制出了 体的超高强铝合金。 韧性更高的７７ 合金。随后又通过进一步降低 Ｆ 和 ５ １ ５ ｅ １ １ 超高强铝合金的发展过程 一般可将强度在 ｓ Ｍ 以上的铝合金称为超高强 ｏ Ｐ ａ 的含量， 控制 Ｃ 含量， Ｍ 、ｕ ｒ 调整 ｎＣ 含量以提高断裂韧性 度铝合金。超高强度铝合金主要是指 ７ ０ ０ 系中的某些 开发出了７７ 合金， ４５ 同时该合金调整了２ Ｍ 比（ １ ｇ 稍稍 “

　　金的 研制成功也使人们认识到了２对高强合金性能的 ： 影响， 并在这方面 展开了 深人的研究。由 ０ 合金中 于７７ ５

　　ｒ ， 高强 合金 被开 度的 也 发了出 如 ０６Ａ ７ ｎ１Ｍ－ 的Ｃ 能够增加合金的淬火敏感性侧 因此样品在热处理 来， ７７： 一． 一． ｇ Ｉ ｓ ６ ｚ 才能保证时效后的强度， 而对大型锻件 ０Ｃ一６ ｎ１ ０， ０：Ｉ ．ｎ３Ｍ 一． ｕ０ ５ｒ 后必须快速淬火， ． ｕ Ｍ （ ４） ０１ 一４ 一． ｇ２Ｃ一．Ｃ ７ ９ ７ Ａ ７ｚ ｏ Ｉ ２ 即使冷却速度很快， 也无法使构件心部得到较快 石 ５） ０９Ａ ７Ｚ一． ｇ１Ｃ一 １Ｃ（９８， １ ５， ：Ｉ ，ｎ２Ｍ一． ｕ０６ｒ ６） ９ ７ ４ 一７ Ｓ ６ ． １ 这些 和厚板， 合金主要用于锻件和挤压件。还有部分合金如 ７６、 的冷却速度， ０ ８ 而且淬火速度过快也容易使构件产生变形。 ｒ １Ｚ ｒ ７４、 ９ 等ｚ 含量超过了８ （ ４９７ ３ ｎ ０ ％ 其中７９ 的ｚ 含量大 而添加 Ｚ 能够形成细小的不溶解质点 Ａ３ 降低合金的 ０３ ｎ 于９ ， ％） 它们的Ｆ 和Ｓ含量分别不大于０ 和０ ％， 淬火敏感性；同时 Ａ另 金属间化合物有两种结构和形 ｅ ｊ 甲 巧％ ， ２ １ Ｉ ｒ 都是能获得极高强度的铝合金。 态： 从熔体中直接析出的Ａ必 为四方结构， Ｉ ｒ 可显著细化 ２ 超高强铝合金发展的特点 合金的铸态晶粒； 另一种是铸锭均匀化过程中析出的球 形粒子， Ｌ： 具有 ｌ 结构， 与基体共格， 具有强烈抑制热加工 ２ 降低 Ｆ、 等杂质元素的含量 １ ｅ５ １ 超高强铝合金中Ｆ 、 杂质的含量是逐渐降低的， 过程中再结晶的作用。近来有研究认为在时效过程中次 ｅ５ １ 同时还大幅度地降低了能生成脆性夹杂相的Ｍ ， ｎ从而保 生的Ａ３ 可加速刀 １ｚ ： ‘ 相的析出， ｌ另 与合金中的 并且Ａ ： 位 证了合金具有较高的塑性和断裂韧性。这些微量的杂质 错缠结在一起， 增大了合金中的位错密度， 从而影响合金 ． － ５ ０ 也有其有利的 一面， 杂质Ｆ 溶于Ａ 中 ｅ Ｉ 形成的ＦＡ 有细 的时效行为。因此超高强铝合金中一般添加 ０ ％ ｅ１ ３ ． 的ｚ， 巧 可显著提高合金的强度、 断裂韧性和抗应力 化再结晶晶粒的作用， 但对抗蚀性能影响较大， 有 Ｍ 当 ｎ ０ ％ ｒ 存在时， 可溶入 Ｍ Ａ６ ｒ ｅ ｎ１ 中形成（ｅＭ ）１使ＦＡ３ Ｆ、 ｎＡ６ ｅ１ ， 与 腐蚀性能。 Ｉ Ａ 之间的电位差减小到可以 忽略不计的程度。因此合金 ３ 结束语 纵观高强铝合金的发展史， 传统超高强铝合金研制 中 加入少量 Ｍ 以减少 Ｆ 的有害作用是其目 ｎ ｅ 的之一〔 ５ 丁 ， 基本上是沿着高强度、 低韧性一高强度、 高韧性。高强 此外 Ｍ 还有提高抗应力腐蚀的性能。 ｎ 度、 高韧性、 耐腐蚀方向发展， 在合金成分设计方面的发 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 展特点是合金化程度越来越高，ｅ５等杂质含量越来越 可ｇ 比值， Ｃ 含量。 调整 ｕ 比较 ７７ 、４５ ７５ 与７５ 合 低， ０５７７ 及 ００ ０５ 微量过渡族元素添加越来越合理， 最终目 标是在大幅 金的成分及性能可以发现， 合金性能的改善伴随着成分 度提高强度的同时保持合金具有优良 的韧性和抗蚀性。

　　Ｃ 的同时加人了少量的Ｍ ， ｕ ｎ 有效地改善了该合金的抗 应力腐蚀性能（Ｃ ）但由于仍具有较敏感的应力腐蚀 ＳＲ ， 开裂（Ｃ ） Ｓ Ｃ倾向而未得到实际应用〔 ９ 年， 本学者 ， ３ 」 ９ 。１ 日

　　Ｃ 来克服淬火敏感问题和调整晶粒尺寸， ｒ 开发出了强度、 断裂韧性和抗应力腐蚀性能较高的７５ 超高强合金。 ００ 这 蚀性能和抗剥落腐蚀性能〔 １４ 美国开发出了７７ 高 ］ ３ ２ ９ 。 ０５ ｒ ００ 也是 ７０ 系 ００ 强合金， 并第一次应用于 Ｂ ２ 型轰炸机上， 一 ９ 曾给飞机结 是美国开发的第一个含Ｚ 的７０ 系合金。 综合性能较好的合金之一， 在航空航天领域得到 构和性能带来了革命性的变化，同时也为超高强铝合金 合金中 了广泛的应用。 Ｚ 的７ ０ 含 ｒ ０ 合金也存在着一些缺点， ５ 如 的 发展奠定了 基础。 ｎ ｕ 使铸造裂纹倾向增强， 铸造前要求 １４ ４ ９ 年前苏联也开发出了与 ７７ 类似的Ｂ 高强 Ｚ 和Ｃ 的含量提高， ０ ５ ５ ９ 需用陶瓷过滤器消除非金属夹杂等， 制造工艺 铝合金， 该合金的 成分（ 一ｏｎ２Ｍ一． ｕ０２ｒ 真空脱气， Ｉ． ． Ａ ６ 一３ｇ１ｃ一．ｃ ｚ ７ １ － ． ｎ与７７ 合金相近。随后不久美国在 ７７ 合金的 过程复杂， ０ Ｍ ） ０５ ４ ０５ 生产成本较高， 而且大型的锻件也不易完全淬

　　子还可溶人刀和刀 ‘ 相中， 降低晶界和晶内的电位差， 提高合金的 抗应力腐蚀性能。 对于ｚ Ｍ 比 ｌ ｎ ｇ 较大的 合

　　良好性能的基础。 ２ 以Ｚ 替代 Ｍ 和 Ｃ 了 ｒ ｎ ｒ 以ｚ 代替 ｒ Ｃ 来克服合金淬火敏感性问题。７５ 合 ｒ ００

　　ｎ降低了Ｍ 含量） ｇ 使得合金的长向（ 、 ） Ｌ 横向 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样品的Ｋ 明显提高， Ｓ ） Ｉ Ｃ 这是７０ 系合金 ００ 年 科学家ＷＳ ｄ 和Ｌ ｅｓ ｒ Ｉ ｎＭ 合金 （ ） 德国 ．ｎｅ ． ｉｎ 对Ａ一 一 ｇ ａ ｒ Ｍ ｓｅ ｚ

　　五十岚将Ｃ加人到Ａ一ｎＭ一ｕ ： Ｉ Ｚ一 ｇＣ 合金中 开发出了 一种

　　超硬铝合金 Ｅ Ｄ Ｓ 。该合金因具有很高的强度和大大改善 的抗应力腐蚀性能， 而成为该系合金中最先在飞机制造 业上获得实际应用的合金【 ２ 世纪中期， ‘０ 」 。 人们发现通过

　　中断裂韧性最高的合金。 １６ 年前苏联对 Ｂ 合金的杂质进行了限制， ９９ ５ ９ 提出 了ｎ 和 ｏ 两种杂质水平的合金， 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 ． 与７７ 合金十分 ７ １ － ４ １ １１ 相似（ 在俄罗斯的铝合金牌号中拟为含ｚ 合金，ｑ ｒ ｎ 为高 纯合金， 为最高纯合金）」 ｏ ｑ ！ ， 。 １７ 年美国Ａｏａ ９１ ｌ 公司在７７ 合金的基础上， ｃ ０５ 增加

　　中ｚ Ｍ 比 提高。ｎ ｇ ／ ｎ ｇ 值的 ｚ 和Ｍ 在铝合金中主要起到形 成强化相的作用。 、ｇ ｌ形成高 ｎ ｚ Ｍ 和Ａ 浓度的三 溶体 元固 Ｔ （１ ｇ ｎ ； 和Ｍ 之间形成二元的刀ＭｚＺ 相 Ａ２ ３ ３ Ｚ ＭＺ ） ｎ ｇ （ｇｎ ）

　　相， 这两种元素在合金中的溶解度随温度的降低急剧 下降， 具有很强的时效硬化能力， 因此合理设计合金中

　　韧性 斗高强度、 韧性 高 一高强 高韧性、 腐蚀 度、 耐 发展， 在合金成分设 计方 面的发展特点是合金化程度越来越高，

　　ｅ ５ Ｆ 、 等杂质含量越来越低， １ 微量过渡族元素添加越来越合理， 最终目 标是在大幅度提高强度的同时保持合金具有优良 的韧性和抗蚀性。

　　关键词： 超高强 铝合金； 成分； 性能 中圈分类号汀Ｇ ６ ４ ２ １， 文献标识码： Ａ

　　ｚ、ｇ ｎＭ 的含量， 尤其是其质量比 对高强合金的 性能有 重要意义。 根据Ｇ ｈ等人的观点〔，ｎ ｇ２ 一． ｕ ｒ ｌ ６ｚ Ｍ ． ２ 的 １ｌ ＝ ７ ９ 进一步降低５和Ｍ 杂质元素的含量， 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 显著提高 ｒｉ 可 合金抗应 力腐

　　Ｃ 含量， ｕ 又研制了７５ 合金， １０ 主要应用于生产大型锻件 和厚板（ ５ｍ ） 占 ０ｍ。 ＞ 随着军用和民用飞机制造技术的发展， 如何减轻按 强度指标设计的构件的重量和降低成本， 成为飞机制造 和铝合金加工工业必须考虑的重大问题。近年来美国的 ｌｃ 公司进行了大量的研究， ００ ７５ 的基础上 Ａｏａ 在７５ 和 １ ０ 成功研制了７５ 超高强合金［ ７５一 ７ ０５ ］ ４ ０ Ｔ 制品在保证有 。 ７九游官方入口