葛立晴　袁彬　程思雨

摘 要：在研發(fā)汽車、飛機的過程中，高強韌鋁合金能夠顯著地提升產(chǎn)品性能，這也使得我國近年來對高強韌鑄造鋁合金的研究逐漸重視。提升高強韌鑄造鋁合金材料的質(zhì)量能夠推進我國科技的發(fā)展，進而推進我國經(jīng)濟的發(fā)展，本文主要對高強韌鑄造鋁合金材料進行研究。

關鍵詞：高強韌;鑄造;鋁合金

引言：

目前我國對于鑄造鋁合金的研究已經(jīng)取得取得了一定的成果，但是由于鋁合金的硬度較差，使得鑄造鋁合金與很多運用機會失之交臂。鑄造鋁合金相對于變形鋁合金來說生產(chǎn)價格低，可生產(chǎn)的組件更為復雜，因此變形鋁合金具有較高的研究價值。

1、高強韌鑄造鋁合金材料概述

目前世界上對于高強韌鑄造鋁合金材料的研究均有著一定的成果，其中具有代表性的分別是法國的A-U5GT，美國的KO-1，中國的ZL205A。A-U5GT是高強韌鑄造鋁合金的典型代表，在目前的應用中也最為廣泛，這種材料的力學性能優(yōu)良，已被列入法國國家標準和宇航標準。美國在A-U5GT的基礎上進行改造，得到了KO-1，其力學性能及抗腐蝕性優(yōu)良，但由于其成本較高，故而適用范圍并不廣泛。我國在上個世紀60年代至70年代研發(fā)了ZL205A，其強度是目前所有鑄造鋁合金材料中最高的，且韌性優(yōu)良。以上三種鋁合金材料的強度、韌性優(yōu)良，但可塑性較差，在實踐應用中給生產(chǎn)帶來了問題。

2、提升鋁合金的成形技術水平

我國在對高強韌鑄造鋁合金研究的過程中，已經(jīng)有大量學者分析了各方面的因素并對此開展了大量的實驗，但目前對于合金成形的研究較少，而合金成形對于鋁合金鑄造的結(jié)果有著較大的影響，因此提升鋁合金的成形技術水平具有較大的研究價值。目前我國較為普遍的高強度鑄造鋁合金基本上都是AL-CU系合金，這一系列合金都是固溶體型合金，而固溶體型合金的顯著特征就是結(jié)晶間隔寬、可塑性差，在使用這種合金生產(chǎn)車輛飛機時，可能會產(chǎn)生裂縫、疏松，且補縮困難。ZL205A合金由7種合金元素構(gòu)成，在實際生產(chǎn)應用中可塑性差，這也意味著在使用這一系列合金進行生產(chǎn)時，對技術人員的專業(yè)能力提出了更高水平的要求，同時由于其主要適用于帶冷鐵的砂型鑄造，這也給這一系列鋁合金的使用范圍帶來了較大的局限性。砂型鑄造有較多的缺點，如鑄造凝固時間長、成品晶粒大，各項性能低。對金屬型、砂型和絕熱鑄形三種成型方式進行研究的過程中發(fā)現(xiàn)，相對于金屬型來說砂型鑄品的強度降低了約有20%，彈性降低了約30%。這意味著高強韌材料在使用砂型鑄造方法的過程中，高強韌材料的優(yōu)點被掩埋，其性能與普通鋁合金材料無異。此外，在實際生產(chǎn)過程中，由于砂型鑄件和試樣的性能存在著一定的差異，且砂型鑄件存在著疏松、混雜等缺點，使得砂型鑄造成品的各方面性能更差，影響了高強韌鑄造鋁合金材料的研究效果。為了解決以上問題，研究人員可以提升材料的基本性能或提升成型技術水平，通過兩方面來綜合提升鋁合金的生產(chǎn)質(zhì)量。由于我國目前對于材料基本性能的研究已經(jīng)非常廣泛，而對成型技術水平的研究較少，這也意味著成型技術水平具有較大的研究空間及研究價值，故而可以從研究鋁合金的成形技術水平下手，提升高強度鑄造鋁合金的質(zhì)量。

以提升鋁合金的成形技術水平為例，目前我國高強韌鋁合金的成形方法主要有金屬型、砂型和絕熱鑄型三種方法，在研究過程中發(fā)現(xiàn)有一些鑄造方法的操作較為簡單且成形質(zhì)量較好，如低壓鑄造、差壓鑄造、擠壓鑄造、磁流鑄造等方法，由于這些方法的研究時間較短，故而在工業(yè)生產(chǎn)中的應用并不廣泛，因此我國可以逐步推廣這些鑄造方法，通過提升成形技術水平來提升高強度鑄造鋁合金的質(zhì)量。由于砂型鑄造存在著較多的缺點，因此可以從砂型鑄造的研究資金及相關資源中調(diào)撥出30%用于低壓鑄造、差壓鑄造等鑄造方法的研究中，培養(yǎng)新型技術的發(fā)展，綜合提升高強韌鑄造材料的創(chuàng)新技術水平。

3、研發(fā)新型高強韌材料

目前我國仍需要對高強韌鑄造鋁合金材料進行研究，可以從純化和凈化方面入手，提升高強韌鑄造鋁合金材料的各方面性能。合金化是人們的關注重點，同時合金化的研究成果也非常豐碩，但合金化依舊還有著較高的研究價值，尤其是一些近來開發(fā)出的合金元素在鋁合金鑄造中的應用還缺乏相關研究。純化和凈化是提升鋁合金材料質(zhì)量的重要手段，但由于純化和凈化的實際操作難度較大，故而研究過程中也有較大的困難。鋁合金材料具有較強的遺傳性，這也意味著鋁合金材料的依賴性非常強，故而研究人員需要對原材料的質(zhì)量進行研究，不斷提升原材料的各方面性能，避免原材料的質(zhì)量影響到高強韌鑄造鋁合金的研究應用。當然我國熔體凈化技術水平與發(fā)達國家的水平也有著較大的差距，因此我國更應該增大研究力度，增加投入成本，提升我國高強韌鑄造鋁合金的研究水平。

以研發(fā)新型高強韌材料為例，可以從純化和凈化入手提升材料的性能。研究人員可以嘗試降低材料中的氫含量，使孔隙度低于體積的0.5%，提升材料的可塑性?？梢圆捎眯D(zhuǎn)葉輪法、過濾技術等來降低氫含量。也可以嘗試控制合金中雜質(zhì)元素的含量，如控制鋁合金中Fe、Ni、Sb等雜質(zhì)的含量，借鑒高純206.0合金的元素含量標準，降低雜質(zhì)元素的含量來提升鋁合金的各方面性能。除此之外，研究人員還可以嘗試細化合金的晶粒，有研究表明，晶粒的直徑越小，則合金材料的強度越高、彈性更佳、力學性能也更加優(yōu)良，因此在Al-Cu合金中可以使用Al-Ti、Al-V等變質(zhì)劑來細化合金的晶粒，提升合金的性能。

總結(jié)：

高強韌鑄造鋁合金材料的研究發(fā)展對我國的科技發(fā)展有著較大的影響，因此，研究人員應該從多方面提升高強韌鑄造合金材料的質(zhì)量，本文從提升鋁合金的成型技術水平和研發(fā)新型高強韌材料入手，對高強韌鑄造鋁合金材料的研究給出了相關建議，希望能夠推進我國高強韌鑄造材料的發(fā)展水平。

參考文獻：

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