百恩威

      铝合金具有密度低、比强度高、热加工性优异、耐腐蚀的特点，广泛应用于军、民领域。而超高强铝合金一般指屈服强度在500MPa以上的铝合金，常见的就是7XXX系超硬铝。该系列铝合金最初是在航空航天的应用背景下研发的，目前已发展成为世界各国军、民用飞机的主要结构材料，在飞机结构件中占到70-80%比重，并在很多领域替代了昂贵的钛合金，成为不可缺少的重要轻质结构材料。随着现代航空航天领域，核工业，交通运输业的持续发展，对结构件的综合性能提出了更高的要求，集质轻、高强、高韧、高断裂韧性、抗应力腐蚀能力于一身的新一代超高强铝合金无疑是首选方案。因此超高强铝合金一直是国内外研究开发的热点。
      首先，高品质原材料是制备超高强铝合金的保证。要使用高纯度的工业原料，严格控制Fe、Si等杂质元素含量，并进行彻底的熔体精炼，将熔体中的氢含量、氧含量和碱金属控制在较低水平，以提高合金断裂韧性和疲劳强度。
      其次，化学元素配比是制备超高强铝合金的基础。超高强铝合金主要添加Zn、Mg、Cu等元素来强化铝合金。这些合金元素一部分可以固溶入材料基体，使基体强化，称为固溶强化；另一部分不溶于基体，形成第二相硬质点，称为第二相强化。然而，这两种强化方式都是有限制的。随着合金元素的升高材料强度升高，塑性会迅速降低并发生脆化。目前，唯一既提高铝合金强度而同时提高塑性、韧性、抗应力腐蚀能力的强化方式是细晶强化。
      另外，消除铸造中的冶金缺陷、偏析，细化晶粒，改善合金组织，是制备高强铝合金的关键。传统铸造工艺难免会产生各种铸造缺陷，如氧化物夹杂，宏观偏析，气孔，粗大晶粒等，这些缺陷往往会成为裂纹源，大幅降低了铝合金的断裂韧性。而超高强铝合金，由于使用要求苛刻，这些微观缺陷会对材料造成毁灭性破坏，是要严格控制的。  
     此外，超高强铝合金热处理技术也对合金的综合性能影响很大。传统的T6峰值热处理可以获得最高的强度，但是合金的断裂韧性和抗应力腐蚀性能差；为提高断裂韧性和抗应力腐蚀能力，采用T73或T76过时效，却会导致强度损失；采用RRA循环热处理，可以既具有T6状态的高强度，又有T73和T76状态的耐腐蚀性能。因此，超高强铝合金需采用更先进、科学的制备工艺，而传统熔铸工艺严重制约其性能。
       天津百恩威多年来一直致力于超高强铝合金的研发和生产，其研发团队在喷射成形（又称喷射沉积）工艺的基础上进一步优化形成了急速冷却工艺，成功解决了超高强铝合金强度低、宏观偏析严重、塑性差三个难题，在大幅度提高强度的同时保持合金具有优良的韧性和抗蚀性。已生产的高强铝合金牌号有7075，7050，7055等。图1为百恩威超高强铝合金管材拉伸断口的扫描电镜照片，从图中可以看到拉伸断口有数个明显的韧窝，表明材料韧性良好。急速冷却工艺生产的超高强铝合金与常规铸造的性能对比如表1所示。
 
                                               图1 超高强铝合金拉伸断口扫描电镜照片

表1 急速冷却与常规铸造性能对比

工艺	抗拉强度 MPa	屈服强度 MPa	硬度 HB	延伸 率%	晶粒尺寸 μm	偏析	塑性	抗腐蚀能力
传统铸造 7系	480-560	430-470	150	7%-8%	80-300	严重	差	一般
急速冷却 7系	680-720	630-680	180	10-12%	3-25	无宏观偏析	好	是普通7系的3-5倍

  由于急速冷却的工艺特点，大大提高了材料过饱和程度，不仅可以制备现有牌号合金，还可制备远超国标的更高合金含量、强度更高的铝合金，如表2所示。
表2 百恩威超高强铝合金性能表

材质	密度 g/cm³	抗拉强度 MPa	屈服强度 MPa	延伸率 %	硬度 HB
AlZn8Cu2.3Mg2Zr0.12	2.86	685	655	9-11%	195
AlZn9Cu2.3Mg2Zr0.12	2.87	715	680	8-11%	200
AlZn10Cu2.3Mg2Zr0.12	2.88	750	715	8-9%	210
AlZn11Cu2.3Mg2Zr0.12	2.89	780	745	7-8%	215
AlZn12Cu2.3Mg2Zr0.12	2.9	815	767	6%	220

       百恩威生产的超高强铝合金晶粒细小，组织均匀、致密，无宏观偏析，具有高强、高韧、高断裂韧性和抗应力腐蚀性能，目前正在应用于航空航天，军工，机械重工，汽车行业，石油工业，高端体育器械等领域，取得了较好的经济和社会效益。在当下节能环保的大趋势下，拥有超高强度和较小密度的超高强铝合金必定会在更多领域种大放异彩。部分超高强铝合金实物如图2所示。
 
                                              图2 超高强铝合金实物