隨著飛機(jī)設(shè)計要求的提高，發(fā)展新一代高性能鋁合金的任務(wù)日益迫切。其中，通過成分優(yōu)化來提升材料的服役性能仍有很大的空間。

一.主元素含量的優(yōu)化。

航空鋁合金主要是 7XXX、2XXX系合金。對于 7XXX合金，增加合金化主元素含量可獲得更高密度的 GP 區(qū)和 η' 相，提高合金的強(qiáng)度。該系合金 Zn 的含量，從5.5% 左右(7075) 已增至 8% 左右(7055) ，主成分之和從 9% 增至約 13%，相應(yīng)的屈服強(qiáng)度從 500 MPa 提高至 600 MPa 以上。高強(qiáng)鋁合金中主元素的比例也會影響合金性能，如 7055-T77 合金的良好綜合性能與高 Zn/Mg 比和 Cu/Mg 比有關(guān)。主元素含量及其比例不僅影響合金基體的析出，而且也影響晶體學(xué)界面上析出的熱力學(xué)與動力學(xué)過程，從而影響合金的強(qiáng)度、韌性和耐蝕性以及淬火敏感性。末端淬火實(shí)驗(yàn)表明，Mg 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.0%，1.4% 和2.0% 時，7085 鋁合金淬透層深度分別為 100，65 和40 mm�，F(xiàn)有合金的主元素總量增加會增加合金的淬火敏感性，Zn/Mg 比值增加可一定程度減小淬火敏感性。例如，對于 7175 合金，通過降低 Cu + Mg 含量，提高 Zn/Mg 比可降低淬火敏感性，減小該合金鍛件表層與中心的強(qiáng)度差別。通過成分調(diào)整，雖然合金材料表層的強(qiáng)度略有下降，但淬透性的提高使整體性能得以提高。

二.微量元素的添加。

微量元素決定彌散相界面的性質(zhì)，從而影響材料的性能。如對于 7XXX 合金，用 Zr 元素取代 Cr，Mn 可使彌散相與基體形成共格界面，提高合金的淬透性、韌性和抗腐蝕等性能。Cr，Mn，Ti，Sc，Zr 等微量元素的添加可細(xì)化鋁合金的微觀組織并提高其性能。如在某 Al-Zn-Mg-Cu 合金中添加 0.24Cr、0.20Mn、0.03Ti 和 0.17Zr(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 后，鑄態(tài)組織被極大地細(xì)化，晶粒尺寸從 100～200μm 減小至 10～20μm; 時效強(qiáng)度從 530 MPa 提高至 700 MPa 左右。在 7XXX 合金中，研究發(fā)現(xiàn)，含 Zr 的彌散相粒子較含 Cr，Mn 的尺寸更小，分布更彌散，更有效阻礙合金熱軋、固溶時的再結(jié)晶發(fā)生，有利于韌性的提高; 保留加工纖維狀組織，可提高韌性和耐蝕性。由于彌散相與基體形成共格相界面，其化學(xué)能降低，界面析出難度加大，材料淬透性提高。如 B95 合金的淬火敏感性隨 Cr 和 Mn 含量的減小而降低。

三.雜質(zhì)含量的控制。

合金的純化有利于性能的提高。對鋁合金中雜質(zhì)含量(如 Fe 和 Si)的控制越來越嚴(yán)格，從最初的0.5% 降至 0.05% 左右，甚至更低，由此可改善與損傷容限有關(guān)的性能，如斷裂韌性、疲勞及耐蝕性。Fe，Si 雜質(zhì)元素的存在往往導(dǎo)致硬脆粗大金屬間化合物的形成，這些金屬間化合物難以和基體協(xié)調(diào)一致塑性變形，容易產(chǎn)生微裂紋，成為宏觀裂紋源或破碎形成裂紋，降低合金的塑性和斷裂韌性。因此，降低合金中 Fe，Si雜質(zhì)含量以減少粗大金屬間化合物的數(shù)量，減小其尺寸，或?qū)⑵淝蚧�，都可提高合金的斷裂韌性�；�于這些研究結(jié)果，已開發(fā)了 2324、2524 和 7175、7475 和7050 等系列高純高強(qiáng)鋁合金。

(關(guān)鍵字：鋁合金 航空)