1、.鋁鋰合金應(yīng)用的現(xiàn)狀與前景劉玉海鋁鋰合金是在開發(fā)更輕的飛機結(jié)構(gòu)材料過程中應(yīng)運而生的，十幾年前就已達(dá)到批量供應(yīng)能力， 但直到目前， 還沒有達(dá)到未來預(yù)期的那樣應(yīng)用規(guī)模， 有待于作進(jìn)一步的開拓工作， 把它推上一新臺階。 材料生產(chǎn)企業(yè)目前期待著大型客機生產(chǎn)公司能在新型飛機上使用這類合金，從而推動這種高技術(shù)合金向前發(fā)展。70 年代后期，材料科學(xué)工作者與航空部門的工程技術(shù)人員認(rèn)為，在飛機用材中大量使用鋁鋰合金可能大大減輕其重量， 因此，除一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的官方研究院所外，還有一批大的鋁工業(yè)公司也先后競相投入了極大的精力與財力來開發(fā)實用的鋁鋰合金及其批量生產(chǎn)工藝。1993 年，彼施涅公司在其研究試驗中心建設(shè)

2、了一套生產(chǎn)鋁鋰合金的專用設(shè)備，年生產(chǎn)能力為 450 噸；美國鋁業(yè)公司在其匹茲保的技術(shù)研究中心的中間試驗廠內(nèi)生產(chǎn)這類合金，生產(chǎn)能力為 9100 噸/年；而加拿大鋁業(yè)公司在英國已建立起一個小型規(guī)模的鋁鋰合金生產(chǎn)廠，生產(chǎn)能力為 3000 噸 /年。加拿大的霍默斯認(rèn)為，鋁鋰合金的性能很難一言以蔽之，因為它的各種性能既與合金化有關(guān)，又與熱處理工藝密切相關(guān)；不過，一般地說，該合金的強度雖不如鈦合金的， 但可在保持其高強度性能的同時， 可通過不同的工藝處理使它擁有不同的其他性能。霍默斯說：“8090 合金可以超塑成形， 這是它的最可貴的性能之一， 它在高溫成形后，仍具有很高的強度性能” 。通過超塑成形， 可

3、以制得形狀復(fù)雜的部件，不但可以減少零件數(shù)量， 而且可以免除把零件組裝成多種聯(lián)接工藝。 超塑成形是一種特殊的成形工藝，因而成本高昂。鋁鋰合金與其他合金不同之處是，可在空氣中淬火，可避免水淬時產(chǎn)生的唯一熱應(yīng)力變形。 加拿大鋁業(yè)公司批量生產(chǎn)的唯一鋁鋰合金是英國國防部研制的 8090 合金，該公司從英國政府購得了專利。 8090 合金含 2.5鋰以及少量的 cu、mg 、zr 和其他元素。霍默斯指出，在實際生產(chǎn)中， cu 和 mg 的含量雖然仍在專利的范圍內(nèi)， 但其范圍比例控制得很嚴(yán)格， 且成份隨產(chǎn)品種類 （諸如擠.壓材、軋制厚板或薄板等）的不同而加以精細(xì)的調(diào)整。目前，世界上的一些主要飛機制造公司大都

4、購買了鋁鋰合金半成品，用于試制新型飛機， 但用量與起步速度， 比預(yù)計的少與慢， 而且迄今主要用于軍用飛機而非客機。在美國已用鋁鋰合金制造 c17 軍用運輸機的原型機，英國生產(chǎn)的“西大陸 101 型”（westland101）直升機地板支撐型材是用鋁鋰合金擠壓的，而且其未來機型的機艙框架將采用鋁鋰合金鍛件制造。西大陸飛機公司正準(zhǔn)備用鋁鋰合金制造 101 型直升機的蒙皮；英國公司已用鋁鋰合金薄板制造歐洲戰(zhàn)斗機（ efa）原型機的機身蒙皮；而法國達(dá)薩爾（ dassault）公司則用鋁鋰合金制造第三次改型的拉法爾 （ rafale）戰(zhàn)斗機原型的主要構(gòu)架。鋁鋰合金的最大發(fā)展?jié)摿o疑是用在下一代空中客車飛

5、機上，這種在民用客機上的應(yīng)用一旦成功， 不僅其本身具有十分重要的意義， 且能證明這種合金也適用于客機。然而鋁鋰合金目前而且以后仍將是很昂貴的材料，這使得對價格很敏感的飛機制造公司對該合金的使用很謹(jǐn)慎，只用它制造那些被認(rèn)為是合算的零部件。鋁鋰合金之所以昂貴，是由下列因素造成的。首先，鋰本身是一種很昂貴的金屬。 雖然它在 8090 合金中的含量只有 2.5，但其價錢比所有其他成份的總價還要多一些。盡管該元素在地殼中的儲量較豐富，但幾乎未發(fā)現(xiàn)富鋰的礦藏，因此，很難大量提取鋰。其次，鋰是一種化學(xué)上很活潑的金屬。生產(chǎn)工藝極復(fù)雜，尤其是熔煉與鑄工藝。加拿大鋁業(yè)公司生產(chǎn)鋁鋰合金時， 使用了大量氬， 因而產(chǎn)品成本大大提高；同時在熔煉時，必須用價高的特種耐火材料。第三，在生產(chǎn)鋁鋰合金時，其冷作硬化速度比其他大多數(shù)鋁合金的快得多，因此如果采用冷加工工藝，如冷軋薄板及冷撥管材，則需要經(jīng)過多次退火，提高了生產(chǎn)成本。 鋁鋰合金的其他性能與大多數(shù)常規(guī)鋁合金的相當(dāng)， 因此，一旦鑄造完了，就可以在常規(guī)設(shè)備上進(jìn)行加工。鋁鋰合金的價格依產(chǎn)品的類型而異，其中冷加工制品較昂貴。加拿大鋁業(yè)公司與美國鋁業(yè)公司認(rèn)為，鋁鋰合金的生產(chǎn)成本僅為普鋁合金的3.5 倍。飛機制造公司至今不愿大量采用鋁鋰合金，