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鋁鋰合金特性與用途
1990年，美國(guó)雷諾茲金屬公司與馬丁·馬里特公司合作研制的2094及2095合金在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)注冊(cè)，它們的強(qiáng)度高，可超過700N/mm2，躋身強(qiáng)度最高的鋁合金之列。1992年，雷諾茲金屬公司又開發(fā)出2195及2196合金，它們既有低的密度，又有高的比強(qiáng)度與韌性。該公司在研制高強(qiáng)度Al-Li合金Weldalite的同時(shí)，又與通用動(dòng)力公司合作（GD Co.）研發(fā)成功厚板低密度、高韌性Al-Li合金2197，并于1993年在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)注冊(cè)，這是一種不屬Wedalite型的合金，其強(qiáng)度與剛度比2124合金的高，而其密度則低得多。2197合金于1996年進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，用于制造F-16殲擊機(jī)。
同其他熱處理可強(qiáng)化的變形鋁合金一樣，Al-Li合金的強(qiáng)度也是通過固溶熱處理與隨后的人工時(shí)效獲得的。沉淀相的結(jié)構(gòu)取決于一系列的工藝參數(shù)，主要是淬火速度、人工時(shí)效前的冷加工率、時(shí)效溫度與時(shí)間。
Al-Li合金的主要不足之處是塑性與斷裂韌性不足，為此，可采取如下措施：
1. 防止局部?jī)?yōu)先變形。使不易為位錯(cuò)切割的沉淀物粒子細(xì)化，并均勻地分布；或時(shí)效前進(jìn)行預(yù)變形，使θ'、S'相細(xì)化與均勻分布；或使Al3Zr之類化合物形成細(xì)小均勻分布的沉淀物。
2. 防止晶界應(yīng)力集中。進(jìn)行欠時(shí)效，減少無沉淀區(qū)寬度；或時(shí)效前進(jìn)行預(yù)變形，以減少無沉淀區(qū)寬度，抑制晶界沉淀；或施工加形變熱處理；或添加鋯之類的元素，細(xì)化晶粒。
3. 防止晶界脆化。加強(qiáng)精煉凈化處理，嚴(yán)格限制鈉含量，減少氫含量。鈉含量較多時(shí)，可添加微量鉍以中和其有害影響。
4. 減少晶粒內(nèi)的應(yīng)力集中源。降低非金屬夾雜物含量；減少不溶解的結(jié)果晶物并使其微細(xì)化，以提高合金純凈度；使可溶解的結(jié)晶相（一次晶體）溶于固溶體中。
Al-Li合金的90%以上都用于航天航空器制造，當(dāng)前世界各國(guó)情況都如此，中國(guó)“天宮一號(hào)”于2011年9月29日發(fā)射，是中國(guó)第一個(gè)低軌道、長(zhǎng)壽命大型載人航天器，設(shè)計(jì)壽命2年。整個(gè)飛行器質(zhì)量8.6t，分為前后艙，前艙為全密封環(huán)境實(shí)驗(yàn)艙，對(duì)接完成后航天員進(jìn)艙工作、訓(xùn)練，一些必要的生活活動(dòng)、睡眠等也都在這里進(jìn)行。后艙則是資源艙，內(nèi)置動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和能源，其主要任務(wù)為“天宮一號(hào)”的飛行提供能源保障，并控制飛行姿態(tài)。資源艙加滿燃料后重約1.4t。
“天宮一號(hào)”在軌運(yùn)行2年，燃料必須加足，它在天上一直與資源艙“不離不棄”，減重勢(shì)在必行，于是資源艙的艙段結(jié)構(gòu)用Al-Li合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁合金材料，為艙段成功減重10%以上。所用Al-Li合金材料的各項(xiàng)力學(xué)性能不但比傳統(tǒng)的高強(qiáng)度鋁合金（2024型）與超強(qiáng)度硬鋁7xxx型合金的相當(dāng)或更高一些，而它的密度又比傳統(tǒng)鋁合金的低8.5%~9.5%，因而具有很大的減重效果，滿足了“天宮一號(hào)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。
中國(guó)C919大飛機(jī)造航機(jī)前艙等直段是用Al-Li合金制造的，不過所用材料是從美國(guó)進(jìn)口的，以后正式生產(chǎn)時(shí)會(huì)逐步增加國(guó)產(chǎn)材料用量，2018年國(guó)產(chǎn)鋁材用量可占鋁材總用量的40%以上。
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