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LOGO * * Al-Li 合金 材料10-2 王猛 Al-Li合金的特点 2 Al-Li合金的制备 4 Al-Li合金的发展 3 3 什么是Al-Li合金 3 1 新型Al-Li合金的性能特点 6 Al-Li合金在航空的应用 8 新型Al-Li合金产品 3 7 新型Al-Li合金改善途径 3 5 5 一、什么是Al-Li合金？ 定义：Al-Li合金是指以锂 为主要合金元素的新型铝合金。 锂(Li)是元素周期表中最轻 的金属元素,密度只有5360kg/m3。 在铝中每加入1%(质量比)的锂,可 使合金密度降低3%,并增加弹性 模量约6%。构件质量减轻，刚度 提高。 二、 Al-Li合金的特点 优点： 1、低密度、高比强度、高比刚度； 2、优良的低温性能； 3、良好的耐腐蚀性能； 4、卓越的超塑成形性能； 5、用其取代常规铝合金,可使构件质量减轻10%-15%， 刚度提高15%-20%； 6、成形、维修等都较复合材料方便, 成本也远远低 于复合材料。 二、 Al-Li合金的特点 总之，Al-Li合金是一种综合性能好、具有巨大开发潜力的轻质合金,用其取代普通Al合金可使构件的质量减轻而刚度提高,被认为是21世纪飞行器和舰船理想的结构材料。 二、 Al-Li合金的特点 缺点： 1、铝锂合金韧性、塑性较常规铝合金低; 2、各向异性较大； 3、热稳定性差等。 二、 Al-Li合金的特点 我国的郑子樵教授提出了多相复合协同强韧化的最佳组织模式和调控技术。这不仅使铝锂合金保持了高强度、高刚度的特点，而且显著改善了铝锂合金的韧性、塑性和其它性能。 三、Al-Li合金的发展 第一个阶段是初步发展阶段，20世纪50年代至60年代初，研究成果是以1957年美国Alcoa公司研究成功的2020合金为代表。 第二个阶段是繁荣发展阶段，20世纪70年代至80年代后期。在这一时期,对Al-Li合金进行了全面研究,Al-Li合金得到了迅猛发展。 三、Al-Li合金的发展 在繁荣发展阶段，研制成功了低密度型、中强耐损伤型和高强型等一系列较为成熟的Al-Li合金产品。如前苏联研制成功的1420合金、美国Alcoa公司研制出的2090合金。 第三阶段是新型Al-Li合金发展阶段：进入90年代以后,人们针对Al-Li合金存在诸如各向异性、不可焊、塑韧性及强度水平较低等缺点开发出了具有一定特殊优势的Al-Li合金。 三、Al-Li合金的发展 目前,已开发出的新型Al-Li合金，主要有高强可焊的1460和Weldalite系列合金；低各向异性AF/ C489 、AF/ C458合金；高韧性的2097 、2197合金；高抗疲劳裂纹的C2155合金，以及经特殊真空处理的XT系列合金等。表[1]列出了各个时期主要的Al-Li合金的化学成分。 四、Al-Li合金的制备 铸锭冶金法(IM) 该方法是Al-Li合金的主要生产方法。但是用该方法制备的Al-Li合金，锂的质量分数不超过3%，很难满足对轻型合金的要求。 粉末冶金法(PM) 该方法是一种能制备复杂形状形产品的生产技术,也是生产Al-Li合金的重要方法。 为了提高材料的性能,各国科学家已开发出多种不同的生产工艺(如高温烧结、复压复烧、粉末锻造、热等静压、喷射沉积、急冷快速凝固制粉等) 。 粉末制取 粉末成形 粉末烧结 基本工序 五、新型Al-Li合金的改善途径 1、微合金化 在铝锂合金中通常加入的合金元素有Cu、Mg、Zr、Cd、Sc、Ce等，以影响合金的析出行为和析出相的化学成分、类型、数量、形状、尺寸和分布，改善晶界特性，可全面提高合金的各项性能。 五、新型Al-Li合金的改善途径 2、形变热处理 铝锂合金→固溶处理→冷变形→使合金中形成密布的位错或位错缠结，成为S、T1相非均匀形核的位置→增大位错不能切割的沉淀相的体积分数，减小合金的共面滑移及晶界应力集中→进行时效→使时效过程中析出的第二相微粒更为弥散均匀分布，并减小无析出带宽度→改善合金的综合力学性能。 五、新型Al-Li合金的改善途径 3、纯净化 用真空纯化法→使合金内的碱金属和氢含量显著降低→使合金韧性显著提高。 利用真空纯化法，使碱金属含量由原来的(3-6)×10-6降到1×10-6以下，氢含量也显著降低，合金韧性得到显著提高。用此法制得的2090合金的断裂韧性比碱金属含量大于5×10-6的铝锂合金高得多，且在65℃下暴露1000h后韧性几乎不降低。