超高強鋁合金的案例
【論文介紹】航空鋁合金代次劃分特點及第五代800 MPa級超高強度鋁合金的時效析出特點
航空鋁合金代次劃分特點
百年航空、百年鋁材是鋁合金在航空應用的歷史縮影。1909年，英國《每日郵報》發起的橫渡英吉利海峽的競賽，獲勝的布里奧Ⅺ型飛機機翼前緣包有鋁制蒙皮，形成穩定的機翼型面。隨后航空鋁合金在飛機設計需求牽引和鋁合金自身技術發展的雙重推動下，至今已發展至第五代鋁合金。
航空鋁合金的代次劃分主要以變形鋁合金為主，每一代都有自己的典型特點：
第一代航空鋁合金是靜強度鋁合金，主要是為了滿足飛機靜強度設計需求、伴隨著鋁合金沉淀硬化技術的發明而研發的合金，典型合金為2A12-T6，7075-T6等。
第二代航空鋁合金是高強耐腐蝕鋁合金，這是為解決鋁合金應力腐蝕失效引起的飛機失事而產生，飛機設計對鋁合金提出了耐腐蝕的需求，此時獲得耐腐蝕更好的T73、T76等過時效熱處理技術也研發出來，典型合金為7A09-T73/T74等。
第三代航空鋁合金是高強、高韌鋁合金，這是隨著飛機強烈的減重需求，對鋁合金的綜合性能提出的高要求，在合金純化和微合金化技術進步的推動下高強、高韌鋁合金研發成功，典型合金為7050，7475，2124等。
第四代航空鋁合金是高性能鋁合金，為了滿足飛機損傷容限設計和可靠性設計，在精密熱處理技術以及主合金成分優化設計與發展的推動下高性能鋁合金應運而生，這代鋁合金具有超高強、耐損傷、高強韌低淬火敏感性鋁合金等特點，典型代表合金為2E12，7B50，7A55，7A85等。在航空裝備發展需求的牽引下，隨著國內先進鋁合金生產裝備的配套建設及材料制備關鍵技術的突破，國內四代航空鋁合金已經實現工業化穩定制備并裝機應用，國內航空鋁合金的研制與生產應用已經達到國際先進水平。
展開 【論文介紹】航空鋁合金代次劃分特點及第五代800 MPa級超高強度鋁合金的時效析出特點
超高強度鋁合金是第五代航空鋁合金的重要組成部分，采用理論計算、模擬、實驗相結合的方式，進行特征微結構精確調控，超高強度鋁合金在保持良好綜合性能的前提下，針對承受壓縮載荷的支撐梁、桁條等高剛度、高強度需求部位，進一步提升合金強度至700 MPa以上。
研究內容
針對合金化元素總含量不超過17%（質量分數），目標強度800 MPa級的超高強度鋁合金，基于前期的合金成分熱力學及動力學計算，在中試條件下開展型材制備及時效工藝研究，為工業化生產和應用提供參考。
研究結果
110 ℃時效初期，合金強度隨著時效時間迅速升高，伸長率逐漸下降，強度在時效24 h時達到峰值，并隨著時效時間的延長基本保持穩定；140 ℃時效時，合金時效響應很快，2 h后強度達到峰值，而后隨著時效時間的延長，合金強度逐漸下降，伸長率緩慢上升。
綜合考慮強度、伸長率等因素，合金適宜的時效工藝為110 ℃/（24~96）h。優選推薦參數為110 ℃/24 h。此時，合金的抗拉強度，屈服強度和伸長率分別為808，785 MPa和6.9%。
展開 北航《Scripta Mater》：強塑性明顯提高！塊狀納米結構鋁硅合金
圖1 合金制備工藝圖以及不同處理后合金的硬度和XRD結果
圖2 不同處理條件下合金的微觀組織(a, b)鑄態組織；(c, d)HPT處理后的組織；(e, f)鑄態和HPT試樣中Si的長度和寬度分布；(g,h) HPT處理后的光學顯微組織和TEM圖
圖3 HPST+HPT處理后試件的微觀結構和Si第二相尺寸分布
經HPST處理的試樣顯示出高延展性（伸長率達38%），HPST能夠使脆性硅片溶解，硅片是應變過程中開裂的主要原因之一，所以伸長率高。HPST+HPT試樣最高達到403MPa的屈服強度和32%的伸長率。經分析計算，82MPa是晶界強化作用，占整體強度的20%左右；Si第二相提供的強化約213MPa，占整體強度的50%；除此之外還有Al基體中固溶的Si溶質和HPT產生的位錯強化作用，也有助于提升屈服強度。
圖4 不同處理條件下的應力-應變曲線以及HPST+HPT處理的拉伸試樣截面應變的局部分布
圖5在不同處理條件下的斷口形貌 (a)鑄態；(b)HPT；(c)HPST；(d) HPST+HPT
本文提出一種新的工藝路線，通過HPST+HPT能夠制備超細鋁晶粒和硅納米第二相組成的塊狀納米結構鋁硅合金，納米結構鋁硅合金表現出超高屈服強度（超高400MPa）和延展性（伸長率超過30%），本文為獲得良好機械性能的塊狀納米機構鋁硅合金提供了一種新方法，有望進一步擴大鋁硅合金的應用范圍。（文：破風）
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展開 又增2個SiC項目！合計年產能12萬片
據介紹，合盛新材料隸屬于寧波合盛集團有限公司，研發和生產范圍包括：
導電型和半絕緣型
碳化硅襯底及外延片，超高強鋁合金及SiC增強鋁基復合材料。
根據財報，2020年
合盛硅業
營收為
89.68億元
，凈利潤為14.04億元。而
合盛新材料
2020年的總資產為
1.5321
億元，凈利潤為-984.47萬元。
該公司公布了2次環評消息，4月份披露的SiC項目總投資額為
3.07億元
，年產2萬片6英寸SiC襯底和2萬片6英寸SiC外延片。7月份投資額改為
1.3億元，
年產2萬片6英寸SiC外延片。
此外，該項目并不需要重新建設廠房，很快可以投入使用。據介紹，2020年合盛新材料投資
5.3億元
新建了一個金屬復合材料的廠房，現階段已建設完成。為了生產SiC襯底，他們調整了這個廠房布局，
利用現有廠房
建設碳化硅襯底及外延片產業化生產線項目。
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航空航天鋁合金材料發展方向及工藝處理
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國外航空航天用鋁合金材料發展情況
2000系鋁合金的耐溫性優良，主要用于航空航天耐高溫部件中，優異的耐溫性主要是因為2000系鋁合金內部具有復雜的化學組成和相組成，能夠在高溫狀態下保持良好的強度穩定性和工藝性能，多用于150～250℃溫度范圍內工作的耐熱零件和耐熱可焊接的結構件及鍛件。
2000系合金中存在鐵(Fe)和硅(Si)的雜質，這2種雜質的存在會生出粗大的雜質相，嚴重影響斷裂韌性和短橫向力學性能。因此，研究人員從調整合金元素含量和降低Fe、Si雜質相的考慮出發，提高2000系鋁合金的強度和韌性并通過加入鎳(Ni)元素的方法提高鋁合金的耐熱性能，通過調節Cu的含量來改善鋁合金材料的焊接性能。對于薄壁的鋁合金材料主要提高其耐損傷容限性能，對于厚壁的鋁合金材料主要提高其耐應力腐蝕的性能和韌性，通過鋁合金最后的應用場合的不同調節元素含量和熱處理方法找到最優異的匹配材料。
7000系鋁合金以Zn最為主要添加元素，通過熱處理可強化鋁合金的韌性，合金中加入Mg元素后可以提高它的熱變形性能并擴大淬火范圍，改變熱處理條件可以改善強度、焊接性和耐腐蝕性，但Mg元素的引入使得鋁合金的應力腐蝕傾向嚴重，因此，7000系鋁合金屬于高強可焊且應力腐蝕敏感度高的合金。而加入Cu元素的Al/Zn/Mg/Cu合金則具有更高的強度，屬于超高強鋁合金，屈服強度與拉伸強度十分接近，屈強比和比強度都很高，但塑性較差，且在高溫下的強度較低，經常用于使用溫度低于120℃的承力結構件。
7000系鋁合金的加工性能優異、耐蝕性和高韌性使其成為航空航天的主要結構材料。
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