鋁銅等輕合金三

2022-10-10 10:00:04 字數 2111 閱讀 6769

一般將屈服強度超過1380mpa(200ksi)的結構鋼稱為超高強度鋼,以其比強度為標準,相當於鋁合金的屈服強度為495.3mpa。因此可將屈服強度500mpa以上的鋁合金稱為超高強度鋁合金[ ]。

日前工業上能採用普通鑄錠法生產的超高強度鋁合金主要是以al-zn-mg-cu系(簡稱7***系)為主的合金。由於超高強度鋁合金具有高的比強度和硬度、耐久且經濟、易於加工、較好的耐腐蝕性能和較高的韌性等優點,使之廣泛應用於航空航天、交通運輸等行業,並成為這些領域中重要的結構材料之一[ ]。

超高強鋁合金採用鑄造、粉末冶金、電磁攪拌和噴射成形等技術製胚,通過軋制、擠壓、鍛造等技術進行成形,以固溶時效等方式對合金進行強韌化處理,由於合金的化學成分、熔煉和凝固方式、加工工藝及熱處理制度不同,合金的效能差異很大。因此,通過優化合金成分設計、提高純度、發展新的熱加工工藝和熱處理制度、超細化合金的組織結構、精確調控合金中強化相的最佳三維分布,成為發展高效能鋁合金的重要方向[ ]。

我國在20世紀80年代自行開發了7a52(al-4.4zn-2.4mg)鋁合金,這是一種al-zn-mg-cu系裝甲鋁合金,抗彈性能與美國7039(al-4.

0zn-2.8mg)、蘇聯1911(al-3.8zn-1.

5mg)相當,且具有良好的焊接工藝效能,應用範圍較廣,特別是在兵器工業。實際使用顯示7a52合金抗應力腐蝕性能有待提高。

西南鋁業有限責任公司開展了成分接近 7055 合金的al-zn-mg-cu合金的研究,強度和塑性達到了並超過了7055合金,只是斷裂韌性比7055略低[42]。北京有色金屬研究總院用噴射成型技術研製的al-8.6zn-2.

6mg-2.2cu合金,其抗拉強度和屈服強度分別達到740mpa和710mpa[44]。

耐熱銅合金多應用於鋼鐵工業,如高爐風口、吹氧管頭部、渣口、電極夾持口、連鑄結晶器等,這些零部件幾乎都是冶金裝置的非常重要部件,惡劣的工作環境不但需要它們具有良好的導熱性能,而且需要有比較高的強度,優良的耐磨性以及高溫軟化溫度,可是很顯然具備良好導熱和導電的純銅已力所不及,因此人們慢慢的開發出一些同時具備高的導熱及高德強度的耐熱銅合金,以提高這些零部件的使用壽命。目前已開發出了 cu-zr、cu-cr、cu-cr-er 稀土銅係耐熱銅合金,這些稀土銅係耐熱銅合金拉伸強度可高達 350mpa,導電率卻仍然保持在 80%~95% 並且500℃高溫不軟化,此外還有成本較高的 cu-ag 系合金也是非常理想的高導熱銅合金,主要應用於火箭發動機,核反應堆的分流材料[6.7]。

鎂及其合金的乙個重要特性是加熱公升溫與散熱降溫都比其他金屬快,有良好的導熱性、無磁、電磁遮蔽能力強、在受到衝擊和摩擦時不會產生火

花,陽極氧化著色能力強;在鎂中加入不同的金屬元素能夠形成一系列具有各種效能的合金;還原性強,可用於提取活性金屬且易於**利用等[ - ]。(1)鎂合金的比重小,是目前最輕的結構材料,其密度在1.75~1.

85g/cm3之間,約為鋁合金密度的1/3~1/2,約為鈦合金的1/3,不到鋼密度的1/4。這一特點對於現代一些便攜類產品是至關重要的。

(2)比強度、比剛度高。鎂合金比強度明顯高於鋁合金和鋼,略低於比強度最高的纖維增強材料;比剛度則與鋁合金和鋼相當但遠高於纖維增強材料,具有很好的優越性。比彈性模量與高強鋁合金、合金鋼的大致相同。

(3)良好的低溫效能。一般材料在低溫時都會變脆,而鎂合金在接近絕對零度時仍具有良好的力學效能,其甦醒和是溫室基本一致。

(4)良好的減震性。例如az91d在20mpa應力下的震動應力衰減係數為20%,而鋁合金a380的只有1%;在100mpa應力下,鎂合金的衰減係數上公升為55%,而鋁合金a380的只有4%。這使得鎂合金非常適合做汽車的變速箱、輪轂、方向盤和電腦、手機外殼等既要求重量輕又要有良好減震的零件和工具。

(5)具有良好的電磁遮蔽作用、高散熱效能等物理效能。

(6)鎂合金的壓力鑄造比鋁合金好,因為鎂合金壓鑄件有良好的散熱性,其散熱能力比鋁合金快10-30%,與鋼鑄模不反應。

(7)色澤鮮豔美觀,並能長期保持完好如新。

(8)可**效能好,符合環保要求。

雖然鎂合金具有上述諸多優點。但鎂合金變形困難,耐熱和耐蝕性差,

目前,已有很多汽車開始採用鎂合金製造的部件:車內構件,車體構件,傳動系統的閥蓋、凸輪蓋、四輪驅動變速箱體、變速器、離合器外殼與活塞、齒輪箱殼體,底盤如輪轂、引擎托架、前後吊桿、尾盤支架等。福特公司人士**[ ],2023年全世界每輛汽車平均用鎂合金100千克,世界汽車產量為6000萬輛/a,則需鎂材6mt/a,市場無限。

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