铝合金的研究现状及其在航空航天的深远发展*** 南昌航空大学飞行器工程学院摘要：作为地壳含量中最多的金属，凭借自身的优越的化学性质，使得它在现实生活中得到广泛应用，除了生活中常见的铝合金窗户，门等普通一般的工具。

随着社会的发展和技术的提高，科学家们对铝合金的研究越来越深入，越来越透彻，其在先进领域方面的应用也越来越广泛，不管是航空还是航天，我们都可以看见它的影子。

但这远不是对铝合金研究的结束，而是开始！关键词：铝合金、现状、航空航天、深远发展。

1、引言：以铝为基的合金总称。

主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。

铝，原子序数为13，原子量为26.98，原子体积为(立方厘米/摩尔)：10.0，面心立方结构，熔点660℃，密度2.702，地壳中含量（ppm）：82000 。

纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的1/3，但强度比较高，接近或超过优质钢，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。

抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。

铝合金的主要分类，包括以下九种：一系:1000系列铝合金代表1050、1060 、1100系列。

在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。

纯度可以达到99.00%以上。

由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。

目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。

二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。

2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。

2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。

三系:3000系列铝合金代表3003 、3A21为主。

我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。

3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。

含量在1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。

四系:4000系列铝棒代表为4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。

通常硅含量在4.5-6.0%之间。

属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好，产品描述: 具有耐热、耐磨的特性。

五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。

5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。

又可以称为铝镁合金。

主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。

在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。

在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。

六系:6000系列铝合金代表6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。

可使用性好，容易涂层，加工性好。

七系:7000系列铝合金代表7075 主要含有锌元素。

也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。

目前基本依靠进口，我国的生产工艺还有待提高。

八系:8000系列铝合金较为常用的为8011 属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不太常用。

九系:9000系列铝合金是备用合金。

2、铝合金研究材料的进展。

铝合金的应用：通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金合金及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。

添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达24～60kgf/mm2。

这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，用以以减轻自重。

而采取了采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量81%。

军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量，如最大飞行速度为马赫数2.5的F-15高性能战斗机仅使用35.5%铝合金。

有些铝合金有良好的低温性能在-183～-253[2oc]下不冷脆，可在液氢和液氧环境下工作，它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。

发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。

航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。

各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合金。

基于各种优点使得其的应用仅次于钢。

各种铝合金的性能参数：2.1：锌铝合金应用现状及其深远发展应用现状：锌虽说不是铝合金中的主要元素，但是凭借着锌铝合金具有易加工、成本低、强度高和耐磨性好等优点，使得其在实际生活中的应用很广泛。

锌的熔点为419.5摄氏度，沸点为907摄氏度。

锌与铝在液态下无限互溶，而在固态下有限互溶。

低温时不形成金属化合物，也不发生有序变化。

而根据其合金具有的良好性质，应用主要分为以下六大类：（1）：仪表合金：如ZA4-1，主要使用于汽车飞机电力部门的各种仪表壳；（2）：模具合金：如ZAS，用于汽车制造业；（3）：滑动零件合金：用作轴承材及滑动摩擦零件；（4）：阻尼合金：用于降低工业噪声和减轻机械振动，是一种前景广的新型结构材料；（5)：防腐合金：用于喷镀热浸镀；（6）：超塑合金：用于加工形状复杂的零件。

深渊发展：纳米材料与技术被认为是二十一世纪三大科技之一锌铝合金纳米材料越来越受到重视。

如通过嵌铸法和机械结合法制造的石墨-ZA-27复合材料，克服了颗粒增强法颗粒润湿性的不足，提高了制品的减摩性能。

2.2：钛铝合金的应用现状及其深远发展应用现状：钛铝合金，其密度远小于高温合金而室温和高温比强度（强度/密度）却好室温的韧性也比陶瓷材料好，因此套铝合金目前广泛用于制造航空航天用机体的结构材料、发动机部件而同时钛铝合金在真空镀膜行业也应用较广，可以做成一定比例的合金靶材，作磁控溅射镀膜的原材料。

深远发展：由于钛铝合金密度小抗氧化性好，作为下一世纪轻质耐热材料的典范，其将来的主要应用领域还是用于航空航天用机体材料，特别是在发动机制造方面可谓潜力无穷，而科学家们也对这方面给予了极大投入。

3：铝合金的制造工艺研究进展3.1：锌铝合金按制造工艺简单分为三类：一是铸造合金，二是变形合金，三是热镀铝合金。

而究其将来主要在纳米材料方面的发展，其制造工艺将是更先进。

3.2：钛铝合金的切削加工性比较好，且加工时应尽可能使用硬质合金刀具其刀具材料选择应满足一下要求;·足够的硬度。

刀具的硬度必须要远大于铝钛合金硬度。

·足够的强度和韧性。

由于刀具切削铝钛合金时承受很大的扭矩和切削力，因此必须有足够的强度和韧性。

·足够的耐磨性。

由于钛合金韧性好，加工时切削刃要锋利，因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力，这样才能减少加工硬化。

这是选择加工钛合金刀具重要的参数。

·刀具材料与钛合金亲合能力要差。

由于铝钛合金化学活性高，因此要避免刀具材料和铝钛合金形成溶敷、扩散而成合金，造成粘刀、烧刀现象。

经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行试验表明，采用高钴刀具效果理想，钴的主要作用能加强二次硬化效果，提高红硬性和热处理后的硬度，同时具有较高的韧性、耐磨性、良好的散热性,更加适合加工铝钛合金型材。

4：结束语铝合金凭借着其优点，在生活中大方异彩，而随着社会生活的需要，越来越多的铝合金材料将会被科学家们制造出来。

而且其应用范围也会越来越广泛。

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