高强度的铝合金经过将近百年的发展历史,高强度铝合金的性能在制作工艺和热处理工艺上提升已经十分的明显。在21世纪,如果仅仅靠提高这两种制作工艺来提高铝合金的性能已经十分困难。这时候有学者指出可以用新的创新性加工方式来增强铝合金的性能,比如可以通过大塑性变形来改变高强度铝合金的内部组织,从而提高铝合金的强度,以美国学者T。G。Landont提出的等通道转角挤压(EqualChannelAngularPressing,ECAP)为代表。将横截面尺寸与模具通道尺寸几乎相等的铝合金放入润滑良好的通道入口,在外加载荷的作用下,试样被压入通道的交截处时,试样内部发生近似理想的纯剪切试验。由于挤压前后试样的截面形状和面积不发生改变,故多道次挤压可以获得相当大的累计应变量。再经过多道次的挤压后,材料内的晶粒被挤压至微米级,可以提高铝合金的抗拉强度。另外,通过多项锻造工艺(MultiDirectionForging,MDF)也能将晶粒细化至微米级。84541
现如今,为了提高高强度的新型铝合金的性能,研究不同的加工成型方法,以及与此相关的铝合金组织结构变化规律已经成为了热门。
2高强度铝合金应用现状
由于高强度铝合金具有低密度,强耐腐蚀,易导热导电,优良的塑形和加工性能,低成本等一系列优点,正因为如此,军用民用大飞机的机身主要材料大都采用了新型的高强度铝合金[5]。铝合金产业的高速发展的同时也带动了周边产业的升级,航空航天事业也正是因为这个原因才在最近百年内快速发展起来。早在20世纪初莱特兄弟所发明的人类第一架飞机就运用了铝合金材料。当Al-Cu-Mn系铝合金中在20世纪初期被学者们研究发了时效硬化现象,人们意识到铝合金也有能成为飞机的机体材料的可能性[6-9]。在这个结论被发现没多久,人们开始把铝合金作为飞机的机身材料来使用并且延续至今。
目前,大型飞机的市场已经被美国,欧盟和俄罗斯所垄断,国际市场上只有美国波音和欧洲的空客两种飞机。最近几年,我国正大力研制大飞机。最近我国的第一架大型飞机已经正式研制出来并且命名为C919。现如今,国际航空民用飞机市场中,中型客机的竞争十分的激烈,目前全世界正在服役使用的机种绝大部分都是150座左右的中型客机。根据有关数据公司预测,在未来的中国还需要
大约1500架中型民用客机才能满足人们的出行需求,缓解用机难的问题,中型客机在中国市场拥有十分广阔的前景。正因为如此,高强度铝合金也将在国产大飞机上的建造上发挥出十分大的作用。
同时伴随着不断前进的汽车工业,工厂生产的汽车和人们拥有的家用轿车数量都在不断增大,人们也因此获得了交通出行上的方便,但与此相对的也对环境产生了污染,石油等不可恢复能源也在不断减少,并且还产生了更多的出行安全问题。有相关学者研究表明,汽车重量每减少10%可节省汽油6%~8%[10],排放污染降低4%。汽车车身是整车中最有重量的部位之一,大约占总重量的30%,所以将车身重量减轻可以减少石油能源消耗的同时还能降低碳排放。
目前,在车身上采用超高强度铝合金以减轻车身重量已成为主流,也是国内外汽车制造商对减轻车身重量的重要措施。铝合金不仅能减轻车身重量,同时铝合金还是绿色环保材料,可以回收循环利用。