摘要：铝合金是国民经济的基础材料,也是占比最大的轻质结构材料。近年来,面向国家重大需求和国际科学前沿,材料科学家和工程技术专家在高性能铝合金材料设计、材料制备、材料表征、材料应用等方面取得了重大成果。2021年10月18日,“2021新材料国际发展趋势高层论坛--先进铝合金结构材料分论坛”在宁波成功召开。本次分论坛由北京航空材料研究院、北京工业大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、中南大学、《中国材料进展》杂志社承办,戴圣龙研究员、甄良教授、吴国华教授、黄晖教授、李劲风教授担任分论坛秘书长。分论坛邀请了16位国内及国际铝合金领域著名专家,围绕着铝合金材料研发、先进制造工艺、应用现状及未来需求等方面做了精彩报告,其中3位外国专家以视频连接的方式进行交流。会场座无虚席,与会专家与代表进行了热烈的交流和讨论。

摘要：超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述;随后,从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论;最后,结合未来装备的发展需求和国内的技术现状,指出“深入研究基础理论,解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。

摘要：以大型环类铝合金铸件为研究对象,通过铸件结构优化设计、合金体系选择与凝固收缩率参数优化,结合FDM/FEM数值仿真工艺,优化完成了环类铸件浇注系统的优化设计;采用分级熔炼与精炼除气工艺,氧化夹渣密度由(12~15)个/cm^2降至(2~3)个/cm^2,平均直径由2.6mm减至0.4mm;选用复合晶粒细化剂后晶粒尺寸由176μm降至68μm,合金的抗拉强度提高8%~10%,伸长率增加约60%;基于多级固溶时效热处理ZL114A合金的抗拉强度、屈服强度与伸长率分别达到了360 MPa、310 MPa与8.2%,ZL205A合金对应力学性能分别为520 MPa、460 MPa与7.4%,断口均为典型韧窝断裂。经深冷处理后,环类铸件内部残余应力峰值可由140~250 MPa降至50~105 MPa,高向与径向加工精度可提高约180%,合金T6态抗拉强度提高约20~30 MPa,伸长率提升2%~3.5%。

摘要：应用于某战术导弹构件的ZL114A基座铸件选用开放式浇注系统与米字型横浇道结构设计,在低压充型下通过增设冷铁实现了自下而上的平稳充型与自上而下的顺序凝固,选择14 h的落砂开箱时间,基座铸件最大尺寸正偏差仅为0.7 mm,最大尺寸负偏差仅为-0.8 mm。经二次固溶T6热处理与低温稳定化后,合金材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为340.7 MPa、265.7 MPa、7.8%与HBS94,晶界处的Mg_2Si强化相与球状Si相平均尺寸更加细小,分布更为均匀弥散,断裂机制为韧窝断裂与沿晶断裂。

摘要：将预成形件作为终成形坯料,并采用CCD算法对预成形结构进行优化设计,可减少预成形的复杂异形锻件飞边和锻造力。通过CCD算法,研究了不同截面参数L_(1)、L_(2)、H_(1)和R对预成形锻件的飞边面积ΔA和压强p的影响。结果表明:飞边面积ΔA会随着L_(1)、L_(2)、H_(1)和R的增加而逐渐增加;压强p随着L_(1)的增加会先减小后增大,随着L_(2)、H_(1)和R的增加而逐渐减小。最佳工艺参数为L_(1)=71.00 mm,L_(2)=14.81 mm,H_(1)=7.50 mm,R=6.50 mm,此时得到飞边面积ΔA=123.27 mm^(2),压强p=399.65 MPa,评价指标φ=1。模拟结果显示,金属流线分布合理,位移场符合实际流动规律。采用优化后的工艺参数成形的复杂异形锻件的表面光滑,无明显的折叠缺陷,证明了CCD算法对复杂异形件优化的可行性。

摘要：通过室温拉伸试验、热稳定化试验、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等方法对人工时效状态下新型高强韧铝锂合金厚板室温拉伸性能、热稳定性、断口形貌以及微观组织进行了研究。结果表明,合金进行室温拉伸试验时,厚板T/2厚度位置处的强度和伸长率均高于T/4厚度位置,这是由于板材进行轧制变形时,T/2厚度位置处变形量较大,位错密度更高,后续时效处理时会析出更多的强化相;稳定化时间一定时,随稳定化温度的升高,合金强度先增加,稳定化温度超过175℃后,强度逐渐降低,合金的热稳定性主要取决于稳定化处理后析出相的变化,稳定化温度低于150℃时,T1相具有较好的耐热性,析出相的尺寸和数量变化较小,稳定化温度进一步升高后,T1相数量逐渐减少。

摘要：采用低压铸造工艺在715℃浇注了ZL114A异形结构导弹壳体,充型和凝固时长分别为4.79 s与1615 s,实现了自上而下的平稳充型,形成了自上而下与自内向外的凝固顺序。结果表明,铸态组织主要由α-Al基体、α-Al+Si共晶体、Mg_(2)Si相与Al_(3)Ti相等组成,导弹壳体顶端、中部和底部区域平均晶粒直径分别为116.09、147.76与178.33μm;试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量均值分别为344.66 MPa、275 MPa、8.44%和71.5 GPa,离散系数分别为0.55%、0.93%、3.5%与0.7%。沿导弹壳体高度方向自上而下本体试样力学性能连续下降,顶端区域抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量分别为364 MPa、284 MPa、9.2%与71.5 GPa;时效热处理保温后铸态板条状、块状Si相形貌转变为近球状,断口表面残留大量微观韧窝,断裂机制为典型的韧窝断裂。

摘要：目的针对ZL114A尾段壳体研制需求,利用低压充型液态成形工艺与数值仿真计算,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,通过改进工艺来减少疏松缺陷,进而提高生产合格率。方法基于ProCAST软件对ZL114A尾段壳体低压充型凝固过程进行仿真计算,分析充型凝固过程中的流动场与温度场分布、充型时间、流动长度与凝固时间,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,结合枝晶相干点双电偶热分析法测试结果,对低压充型工艺进行设计优化。结果由尾段壳体凝固疏松缺陷的仿真计算结果与枝晶相干点温度测试结果可知,低压充型增压速度得到提高,保压时间有所延长,对安装凸台冷铁材质与厚度进行设计优化后,疏松缺陷得到显著改善。结论通过数值仿真计算指导了铸造工艺设计,制备得到了满足技术指标要求的ZL114A尾段壳体。