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超高强铝合金研究进展与发展趋势

航空材料学报 2024年第2期44卷 60-71页

作者：邢清源臧金鑫陈军洲杨守杰戴圣龙中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所北京100095 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095

超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历... 详细信息

超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述;随后,从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论;最后,结合未来装备的发展需求和国内的技术现状,指出“深入研究基础理论,解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。

关键词：超高强铝合金 Al-Zn-Mg-Cu系合金熔铸法高合金化

锌镁比对Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金显微组织与耐腐蚀性能影响的研究

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热加工工艺 2024年第6期53卷 112-116,121页

作者：王少华武晓辉梁爽邢清源孟令刚张兴国中国航发北京航空材料研究院北京100095 大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024

通过调整Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金中的Mg元素含量,研究了Zn/Mg比的变化对合金相演变以及腐蚀性能的影响规律。结果表明:Al_(8)Cu_(4)Er相、Al_(3)(Er,Sc)相与含Fe相存在明显的伴生关系,二者依附于含Fe相生长。Zn/Mg比的变化可显著改变... 详细信息

通过调整Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金中的Mg元素含量,研究了Zn/Mg比的变化对合金相演变以及腐蚀性能的影响规律。结果表明:Al_(8)Cu_(4)Er相、Al_(3)(Er,Sc)相与含Fe相存在明显的伴生关系,二者依附于含Fe相生长。Zn/Mg比的变化可显著改变三者间的交互形式,高的Zn/Mg比例有利于稀土相独立生长,且在比值为4.18的条件下,Al_(8)Cu_(4)Er相与含Fe相均得到了显著细化。细化的晶界第二相使腐蚀坑深度仅为82μm,而连续的伴生混合相、粗大稀土相等均会不同程度降低合金的耐蚀性能。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr铝合金 Zn/Mg比稀土相晶间腐蚀

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新型Al-Zn-Mg-Sc-Er-Zr合金的热变形行为

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材料工程 2022年第3期50卷 131-137页

作者：汤中英邢清源杨守杰丁宁中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095 空装驻北京地区第六军事代表室北京100095

采用Gleeble-3800热模拟机研究Al-8.9Zn-1.3Mg-0.1Sc-0.1Er-0.1Zr铝合金的热变形行为,构建温度380~440℃、应变速率0.01~10 s^(-1)区间内合金的热加工图,使用X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)与能谱(EDS)对合金中存在的物相进行分析... 详细信息

采用Gleeble-3800热模拟机研究Al-8.9Zn-1.3Mg-0.1Sc-0.1Er-0.1Zr铝合金的热变形行为,构建温度380~440℃、应变速率0.01~10 s^(-1)区间内合金的热加工图,使用X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)与能谱(EDS)对合金中存在的物相进行分析,并使用金相显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观察合金热变形后的微观组织。结果表明:合金的最佳热加工工艺参数区间为:400℃

关键词： Al-Zn-Mg-Sc-Er-Zr 热变形本构方程热加工图组织演变

Cu元素对Al-Zn-Mg-Er-Sc-Zr合金组织演变和腐蚀性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第12期51卷 4475-4482页

作者：孟令刚武晓辉邢清源亚斌周秉文朱秀荣张兴国大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024 中国航发北京航空材料研究院北京100095 中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

利用Cu元素的含量变化研究了Al_(8)Cu_(4)Er相的形成与演变规律及其对Al-Zn-Mg-Er-Sc-Zr合金腐蚀性能的影响。结果表明:随着Cu含量的增加,合金晶粒得到显著细化,但同时固溶态合金不同类型的残余相增多;Al_(8)Cu_(4)Er相与Al-Fe相存在伴... 详细信息

利用Cu元素的含量变化研究了Al_(8)Cu_(4)Er相的形成与演变规律及其对Al-Zn-Mg-Er-Sc-Zr合金腐蚀性能的影响。结果表明:随着Cu含量的增加,合金晶粒得到显著细化,但同时固溶态合金不同类型的残余相增多;Al_(8)Cu_(4)Er相与Al-Fe相存在伴生关系,二者通过Cu与Fe交互作用实现相的转化,且可表述为如下关系式:Al_(6)Fe→^(Cu)Al_(60)Cu_(30)Fe_(10)→^(Er)Al_(8)Cu_(4)Er;不同成分合金的晶间腐蚀均表现出与残余相密切相关的点蚀特征,含Cu、Er的Al-Fe相虽然具有更小的腐蚀坑尺寸,但网状分布特征使腐蚀深度有所增加;而具有更好耐蚀性能的Al8Cu4Er则因相的粗化和它与Al-Fe相的伴生关系导致合金耐蚀性能严重下降。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu-Er铝合金 Al_(8)Cu_(4)Er相 Al-Fe相腐蚀性能

超高强度7A36铝合金挤压管材热处理工艺研究

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材料工程 2023年第4期51卷 113-121页

作者：李惠曲邢清源饶茂张景亮臧金鑫中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095 西南铝业(集团)有限责任公司重庆401326

针对工业化生产条件下制备的?250 mm×20 mm和?340 mm×30 mm两种规格的7A36铝合金挤压管材,开展单级/双级固溶工艺和110~135℃下的单级时效-拉伸性能曲线研究,并采用优选的热处理工艺,对两种规格管材的拉伸性能进行对比研究。采用差热... 详细信息

针对工业化生产条件下制备的?250 mm×20 mm和?340 mm×30 mm两种规格的7A36铝合金挤压管材,开展单级/双级固溶工艺和110~135℃下的单级时效-拉伸性能曲线研究,并采用优选的热处理工艺,对两种规格管材的拉伸性能进行对比研究。采用差热分析仪测试相转变温度,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜进行显微组织与拉伸断口观察。结果表明:7A36合金管材在优选的热处理工艺下,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达696,655 MPa和14.0%;相比常规的半连续铸造(direct chill casting, DC)铸锭+大挤压比工艺,采用锻造铸锭+常规热挤压工艺,合金管材表现出晶粒和晶界/晶内析出相尺寸更小以及晶界无沉淀析出带(precipitation free zone, PFZ)更窄的组织特征,该组织特征是影响强度性能的主要原因;同时,该合金具有较高的淬火敏感性,固溶处理过程中,易在富Fe相附近诱发淬火微裂纹,显著影响合金管材的伸长率。

关键词：超高强度铝合金挤压管材热处理微观组织

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第二级时效对7085铝合金厚板力学性能及晶间腐蚀性能的影响

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有色金属工程 2022年第1期12卷 36-41页

作者：雷越臧金鑫邢清源王任北京航空材料研究院铝合金所北京100095

采用光学显微镜(OM)、电子万能实验机、透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段研究了第二级时效对7085铝合金δ230 mm厚板力学性能及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:在第一级时效为120℃/6 h时,7085铝合金厚板最优的第二级时效制度为155℃/(... 详细信息

采用光学显微镜(OM)、电子万能实验机、透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段研究了第二级时效对7085铝合金δ230 mm厚板力学性能及晶间腐蚀性能的影响。结果表明:在第一级时效为120℃/6 h时,7085铝合金厚板最优的第二级时效制度为155℃/(24~28)h。此时合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率最高为516 MPa,485 MPa,13.9%,电导率达到42.1%IACS。7085铝合金在第二级时效过程中主要析出相为η,和η相,随第二级时效温度的提高和时效时间的延长,晶界析出相逐渐呈断续分布,耐晶间腐蚀性能提高。在最优第二级时效155℃/(24~28)h时,晶间腐蚀最大深度为92.3μm,腐蚀评级3级。

关键词：第二级时效 7085铝合金厚板力学性能晶间腐蚀显微组织

Al-8.8Zn-1.4Mg-0.5Cu-0.1Sc-0.1Er-0.1Zr合金的热变形行为及热加工图

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机械工程材料 2022年第3期46卷 75-82页

作者：邢清源何维维王海龙杨守杰中国航发北京航空材料研究院北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对Al-8.8Zn-1.4Mg-0.5Cu-0.1Sc-0.1Er-0.1Zr合金在变形温度380~440℃,应变速率0.01~10s-1,变形量45%,60%条件下进行等温压缩试验,研究了该合金的热变形行为,构建了变形本构方程和基于动态材料模型的热加... 详细信息

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对Al-8.8Zn-1.4Mg-0.5Cu-0.1Sc-0.1Er-0.1Zr合金在变形温度380~440℃,应变速率0.01~10s-1,变形量45%,60%条件下进行等温压缩试验,研究了该合金的热变形行为,构建了变形本构方程和基于动态材料模型的热加工图,确定了最佳热加工工艺参数区间,并对特征区的组织进行了分析。结果表明:试验合金的等温压缩过程具有等温流变特征、正应变速率和负温度敏感性;在试验范围内最佳的热加工工艺参数为变形温度425~440℃、应变速率0.01~0.02s-1;合金的失稳区主要发生在大变形量、低变形温度、高应变速率条件,组织中位错塞积和绝热剪切带的出现是试验合金发生失稳的主要原因。

关键词：铝合金等温压缩本构方程热加工图位错塞积绝热剪切带

5356铝合金电磁连铸、净化和微合金化工艺研究

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5356铝合金电磁连铸、净化和微合金化工艺研究

作者：邢清源大连理工大学

学位级别：硕士

5356铝合金是一种通用型焊材,广泛应用于Al-Mg、Al-Mg-Si和Al-Zn-Mg系铝合金结构件的焊接。随着航空航天、航海和军工的不断发展,对铝合金焊丝质量和性能等方面的要求明显提高,因此,制备出高品质焊丝用铝合金显得尤为关键。本文分别采... 详细信息

5356铝合金是一种通用型焊材,广泛应用于Al-Mg、Al-Mg-Si和Al-Zn-Mg系铝合金结构件的焊接。随着航空航天、航海和军工的不断发展,对铝合金焊丝质量和性能等方面的要求明显提高,因此,制备出高品质焊丝用铝合金显得尤为关键。本文分别采用软接触电磁连续铸造法和模铸法制备5356铝合金,研究了不同电源功率、拉坯速率和冷却水量等工艺参数以及微量的Sc和Zr元素对5356铝合金组织和性能的影响,同时研究分析了Mg、Cr和Ti等合金元素的作用机理以及C2C16和C2Cl6-TiO2复合熔体净化技术对5356铝合金氢含量的影响。结果表明：在电源功率lOkw,拉坯速率8cm/min,冷却水量1.7m3/h的工艺条件下,5356铝合金电磁连铸锭具有最优的表面和内部质量以及综合力学性能,抗拉强度和伸长率分别可达***和16.3%,且铸锭表面无明显铸造缺陷,边部组织基本为等轴晶,心部组织呈破碎枝晶形态,第二相分布均匀;在440℃×30h,空冷的均匀化热处理制度下,Mg元素微观偏析基本消除,晶界处连续分布的Al8Mg5相明显回溶。Mg元素在晶界可形成连续网格状分布Al8Mg5相,该相在晶内则以弥散点状形态分布;Cr元素在晶界和晶内均可形成固溶有Ti元素的块条状Al7Cr相,起析出强化的作用;Ti元素在该合金中主要起细化晶粒的作用。微量的Sc元素可以显著提高5356铝合金电磁连铸锭的抗拉强度和塑性,当元素添加量达0.4wt.%时,晶粒细化显著,第二相数量明显减少,抗拉强度为***,伸长率为29.0%,分别同比提高了6.5%和77.9%。选用两种成分配比的精炼剂：1.00wt.%C2Cl6和0.85wt.%C2Cl6-0.55wt.%TiO2(占炉料),均可使5356铝合金电磁连铸锭氢含量控制在0.15μg/g,熔体具有较高的洁净度,显微组织中未发现有害的粗大杂质相、明显气孔和其它氧化物夹杂。

关键词： 5356铝合金电磁连铸熔体净化微合金化 Sc元素

先进铝合金结构材料:国家重大工程和国民经济发展的基石--先进铝合金结构材料分论坛侧记

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中国材料进展 2021年第10期40卷 794-795页

作者：何维维邢清源北京航空材料研究院铝合金研究所

铝合金是国民经济的基础材料,也是占比最大的轻质结构材料。近年来,面向国家重大需求和国际科学前沿,材料科学家和工程技术专家在高性能铝合金材料设计、材料制备、材料表征、材料应用等方面取得了重大成果。2021年10月18日,“2021新材... 详细信息

铝合金是国民经济的基础材料,也是占比最大的轻质结构材料。近年来,面向国家重大需求和国际科学前沿,材料科学家和工程技术专家在高性能铝合金材料设计、材料制备、材料表征、材料应用等方面取得了重大成果。2021年10月18日,“2021新材料国际发展趋势高层论坛--先进铝合金结构材料分论坛”在宁波成功召开。本次分论坛由北京航空材料研究院、北京工业大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、中南大学、《中国材料进展》杂志社承办,戴圣龙研究员、甄良教授、吴国华教授、黄晖教授、李劲风教授担任分论坛秘书长。分论坛邀请了16位国内及国际铝合金领域著名专家,围绕着铝合金材料研发、先进制造工艺、应用现状及未来需求等方面做了精彩报告,其中3位外国专家以视频连接的方式进行交流。会场座无虚席,与会专家与代表进行了热烈的交流和讨论。

关键词：工程技术专家吴国华北京工业大学上海交通大学铝合金结构先进制造工艺材料科学家轻质结构材料