成果信息

在Al-Cu-Li-Zr基合金中，加入微量的钪，通过钪与锆复合微合金化来改善合金的性能。合金中添加微量的Sc可与铝形成LI2型共格Al3Sc粒子，初生Al3Sc粒子在合金凝固时可成为固溶体非均质成核的核心，能显著细化合金的晶粒，从而达到细晶强化效果；次生Al3Sc质点在合金热变形和热处理过程中强烈钉扎位错和亚晶界，抑制合金的再结晶，起到亚结构强化和弥散析出强化作用。当Sc和Zr同时加入时，还会形成极细的三元共格复合相Al3（Sc，Zr），该相能更大程度地保持抑制再结晶效应和弥散强化效应。此外，在Al-Cu-Li-Zr-Sc合金中还添加了少量的Ce，Ce的加入，一方面减少了合金中杂质引起的晶界弱化，起到净化晶界的作用；另一方面微量Ce可降低锂在基体中的扩散速度，抑制晶界附近锂等溶质的贫化，从而使晶界无析出带宽度减少，有助于抑制Al-Li合金的共面滑移，从而提高了合金的塑性。与现有技术相比，该技术的特点在于：采用Sc与Zr、Ce等元素复合微合金化可使Al-Cu-Li基合金的强度和塑性同时得到提高，从而使合金具有明显的强化作用和增塑效应；此外含钪铝锂合金的焊接性能也得到了大大的改善。本成果已申请国家发明专利。)

背景介绍

Al-Cu-Li-Zr基合金具有密度低、比强度和比模量高等特点，是一种具有广阔应用前景的轻质航天航空用高性能铝合金结构材料。如果用其代替目前广泛使用的普通铝合金，可大幅度地减轻航天飞行器、导弹、运载火箭和飞机的自重，提高运载效率，从而获得显著的经济和社会效益。典型合金包括美国的2090、2197、，俄罗斯的1450和法国的CP276等，但这些合金塑韧性较低，焊接性能差甚至不可焊，限制了其在实际中的广泛使用。)

应用前景

随着航天飞行器迫切的减重需求，对应用材料提出了更高的要求，具有优异力学性能的轻质结构材料，尤其是以铝合金及复合材料等材料为代表的轻质结构材料成为航空航天研究的热点。航空航天是引领带动新材料、新工艺发展的主要领域，随着新材料的出现也给航天飞行器的设计提供了更多的可能和选择空间。除了上述文中提到的轻质结构材料外，还有许多防热材料、密封材料、智能材料等功能材料也是航天领域需要扩展的方向。深入开展先进轻质新材料的研究，在新材料研发的同时对新研材料做深入的机理性研究，系统评价新材料的综合性能，进一步提升新材料的可靠性和成熟度，对于促进新材料的工程化应用和航天的发展具有重要的意义。)