新型合金材料-鋁合金

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國家出版基金項目

十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目

“”

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料

新型合金材料———鋁合金

中國材料研究學(xué)會組織編寫

叢書主編黃伯云

叢書副主編韓雅芳

編著張新明鄧運來

單頁

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內(nèi)容簡介

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書是中國材料研究會組織編寫的被新聞出版廣電總

“———”,

局批準為十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目并獲年度國家出版基金資助叢書共

“”,2016。

分冊涵蓋了新型功能材料高性能結(jié)構(gòu)材料高性能纖維復(fù)合材料等種重點發(fā)展材料

16,、、16。

本分冊為新型合金材料鋁合金

《———》。

本書較為系統(tǒng)地總結(jié)了有關(guān)高強鋁合金發(fā)展現(xiàn)狀與研究進展成分工藝組織性能關(guān)聯(lián)

、———

機理與方法制備加工技術(shù)典型鋁合金牌號等方面的知識其中第章主要論述了高強

、、。,1~4

鋁合金的發(fā)展現(xiàn)狀與研究進展技術(shù)原理與方法第章根據(jù)高強鋁合金牌號論述幾種鋁合

、;5~8

金厚板的制備加工技術(shù)第章作為鋁合金材料結(jié)構(gòu)一體化發(fā)展的具體實例介紹了蠕變時效

;9/,

成形在高強鋁合金材料與構(gòu)件成形方面的研究進展全書針對關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)難題引用了大

。

量的文獻資料突出了該領(lǐng)域的研究熱點和發(fā)展趨勢

,。

本書內(nèi)容系統(tǒng)先進可供新材料科研院所高等院校新材料產(chǎn)業(yè)界政府相關(guān)部門新

、,、、、、

材料中介咨詢機構(gòu)等領(lǐng)域的人員參考尤其適合從事鋁合金研發(fā)和工程化應(yīng)用的科技人員參考

,,

也可作為高校材料專業(yè)教材或參考書

。

圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料新型合金材料鋁合金張新明鄧運來

.../,

編著北京中國鐵道出版社

.—:,2018.11

十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目

“”

ISBN978-7-113-25227-4

中張鄧新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中國

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①---

鋁合金有色金屬冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中國

②----Ⅳ.①F269.24②F426.32

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2018)270386

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料

書名:———

新型合金材料———鋁合金

作者:張新明鄧運來編著

策劃:李小軍讀者熱線:

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責(zé)任編輯:李小軍許璐繩超01063550836

封面設(shè)計:

責(zé)任校對:張玉華

責(zé)任印制:郭向偉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社北京市西城區(qū)右安門西街號

(,)

網(wǎng)址:1000548

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印刷:h中tt煤p北w京ww.t印dp務(wù)re有ss.限co公m司51eds

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版次:年月第版年月第次印刷

開本:20181112018印張111字數(shù)千

/::

書號:787mm×1092mm11623.25515

定價:ISBN97元8-7-113-25227-4

118.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

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:(010)51873659

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中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書

“———”

編委會

主任:黃伯云(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會名譽理事長)

副主任:韓雅芳(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長兼秘書長)

田京芬(中國鐵道出版社社長、全國新聞出版行業(yè)領(lǐng)軍人才)

編委:李元元(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會理事長)

魏炳波(中國科學(xué)院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

周玉(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

謝建新(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會常務(wù)副理事長)

鄭有炓(中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授)

李衛(wèi)(中國工程院院士、北京鋼鐵研究總院教授級高級工程師)

潘復(fù)生(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

姚燕(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

羅宏杰(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

韓高榮(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

唐見茂(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事、咨詢專家)

張新明(教授、俄羅斯工程院院士、俄羅斯宇航科學(xué)院院士)

朱美芳(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事)

張增志(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事兼副秘書長)

武英(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事兼副秘書長)

趙永慶(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

李賀軍(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

楊桂生(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

吳曉東(清華大學(xué)材料學(xué)院副研究員)

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ⅳ新型合金材料———鋁合金

吳玲(教授、國家新材料行業(yè)生產(chǎn)力中心主任)

尚成嘉(北京科技大學(xué)教授、中國材料研究學(xué)會理事)

徐志康(浙江大學(xué)教授)

楊輝(浙江大學(xué)教授)

姜希猛(深圳清華大學(xué)研究院研究員)

趙靜(中國鐵道出版社總編辦主任)

責(zé)任編委:唐見茂

叢書主編:黃伯云

叢書副主編:韓雅芳

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序

新材料是高技術(shù)和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo),對培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、

國家重大工程項目的建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展都具有重要的支撐和保證作用。在我

國政府大力支持下,我國新材料在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)進步、創(chuàng)新能力、應(yīng)用水平等方

面均取得了重大進展,自主的產(chǎn)業(yè)體系初步形成,具備了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。同

時,從全球高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景看,新材料的基礎(chǔ)地位和先導(dǎo)作用也

越來越重要。

“中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料”叢書是為貫徹落實國務(wù)院年頒布的

2010

《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》(國發(fā)〔〕號)而組織編著出

201032

版的。在國發(fā)〔〕號文中,新材料被列為我國七種重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一,其

201032

總體目標定位是:“大力發(fā)展稀土功能材料、高性能膜材料、特種玻璃、功能陶瓷、

半導(dǎo)體照明材料等新型功能材料。積極發(fā)展高品質(zhì)特殊鋼、新型合金材料、工程

塑料等先進結(jié)構(gòu)材料。提升碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維等高性能纖維

及其復(fù)合材料發(fā)展水平。開展納米、超導(dǎo)、智能等共性基礎(chǔ)材料研究。”本叢書由

中國材料研究學(xué)會負責(zé)組織編著、中國鐵道出版社出版,并成功入選“‘十二五’國

家重點出版物出版規(guī)劃項目”,獲得年度國家出版基金資助。這是論述我國

2016

新材料發(fā)展戰(zhàn)略的第一部系統(tǒng)性科技系列著作,代表了當(dāng)代新材料發(fā)展的主流,

對推動我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的指導(dǎo)

意義。

本叢書從發(fā)展國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度出發(fā),重點選擇了國發(fā)〔〕號

201332

文件鼓勵的高性能結(jié)構(gòu)材料、特種功能材料和高性能纖維及其復(fù)合材料,全面系

統(tǒng)闡述了發(fā)展這些重點新材料的產(chǎn)業(yè)背景及戰(zhàn)略意義,系統(tǒng)地論述了這些新材料

的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)、我國取得的最新研究成果、應(yīng)用方向及發(fā)展前景,針對性

地提出了我國發(fā)展這些新材料的主要方向和任務(wù),分析了存在的主要問題,提出

了相應(yīng)的對策和建議,是我國近年來在新材料領(lǐng)域內(nèi)具有領(lǐng)先水平的科技著作叢

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ⅵ新型合金材料———鋁合金

書。叢書最大的特點是體現(xiàn)了一個“新”字:介紹和論述了我國材料領(lǐng)域取得的最

新研究成果、開發(fā)的最先進材料品種和最新制造技術(shù),所著內(nèi)容代表當(dāng)代全球新

材料發(fā)展方向和主流。叢書既具有較高的學(xué)術(shù)性和技術(shù)先進性,同時對我國新材

料產(chǎn)業(yè)發(fā)展也具有重要的參考價值。

中國材料研究學(xué)會是全國一級學(xué)術(shù)團體,具有資源、信息和人才的綜合優(yōu)勢,

多年來在促進材料科學(xué)進步、開展國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流、承接政府職能轉(zhuǎn)移、提供新材

料產(chǎn)業(yè)發(fā)展決策咨詢、開展社會化服務(wù)等方面做了大量的、卓有成效的工作,為推

動我國新材料發(fā)展發(fā)揮了重要作用。參加本叢書編著的作者都是我國從事相關(guān)

材料研究和開發(fā)的一流的科研單位和院校、一流的專家學(xué)者,擁有數(shù)十年的科研、

教學(xué)和產(chǎn)業(yè)開發(fā)經(jīng)驗,并取得了國內(nèi)領(lǐng)先的科研成果,創(chuàng)作態(tài)度嚴謹,從而保障了

本套叢書的內(nèi)容質(zhì)量。

本叢書的編著和出版是近年來我國材料研究領(lǐng)域具有足夠影響的一件大事。

我們希望,本叢書的出版能對我國新材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大的助推作用,

也熱切希望廣大材料科技人員、產(chǎn)業(yè)精英、決策機構(gòu)積極投身到發(fā)展我國新材料

研發(fā)的行列中來,為推動我國新材料產(chǎn)業(yè)又好又快的發(fā)展做出更大貢獻!

中國材料研究學(xué)會名譽理事長

中國工程院院士

年月

20166

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前言

“中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料”叢書由中國材料學(xué)會組織編寫,被新聞出版廣電

總局批準為“十二五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目,經(jīng)國家出版基金管理委員會評審,獲

年度國家出版基金資助。

2016

根據(jù)國務(wù)院《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》,新材料被列為我國戰(zhàn)略

性新興產(chǎn)業(yè)之一。本叢書定位為:從戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度,著重論述該類新材料在國民

經(jīng)濟和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位和作用、技術(shù)基礎(chǔ)、最新研究成果、應(yīng)用領(lǐng)域及

發(fā)展前景。其特點體現(xiàn)一個“新”字,即在遵守國家有關(guān)保密規(guī)定的前提下論述當(dāng)代新材

料的最先進的工藝和最重要的性能。它代表當(dāng)代全球新材料發(fā)展的主流,對實現(xiàn)可持續(xù)

發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的指導(dǎo)意義。叢書共分冊,涵蓋了新型功能材料、高

16

性能結(jié)構(gòu)材料、高性能纖維復(fù)合材料等種重點發(fā)展材料。本分冊為《新型合金材

16

料———鋁合金》。

從世紀初至今,鋁合金在航空航天、交通運輸領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。百年以來,高

20

強鋁合金從成分、工藝、組織、性能和應(yīng)用等多個方面不斷創(chuàng)新,需求牽引、科技驅(qū)動,歷經(jīng)

五代發(fā)展,滿足了不同時代飛機和高端裝備的發(fā)展要求。在現(xiàn)代裝備高效、節(jié)能、環(huán)保發(fā)

展趨勢下,裝備輕量化浪潮正撲面而來,作為高性價比的輕量化材料,鋁合金科技與產(chǎn)業(yè)

獲得空前發(fā)展機遇。本書編著的目的是為從事鋁合金相關(guān)材料與應(yīng)用的科技工作者和高

校師生提供一部較為系統(tǒng)的有關(guān)高強鋁合金發(fā)展現(xiàn)狀與研究進展、成分工藝組織性能

---

關(guān)聯(lián)機理與方法、制備加工技術(shù)(特別是大規(guī)格材料均勻性調(diào)控原理與工藝創(chuàng)新)、典型鋁

合金牌號等方面的著作,內(nèi)容既具學(xué)術(shù)性、啟發(fā)性,也兼顧實用性。

全書由中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張新明、鄧運來編著。

感謝國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(計劃)項目、,

9732005CB6237002012CB619500

協(xié)同創(chuàng)新計劃輕質(zhì)高強有色金屬材料與制造協(xié)同創(chuàng)新中心的支持!在本書撰寫過

2011

程中,參考了不同時期的文獻資料,在此,對本書引用的參考文獻的作者表示衷心感謝!

書中未注明的研究結(jié)果來自于編著者團隊師生的研究工作總結(jié)(包括幾十位研究生的學(xué)

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新型合金材料———鋁合金

ⅷ

位論文),在此,向被書中引用研究結(jié)果的師生表示衷心感謝!課題組的張勇、張勁、葉凌

英、劉勝膽、唐建國老師為本書編著做了資料收集、整理、校訂等工作,在此向他們表示

感謝。

限于時間和精力,疏漏之處在所難免,歡迎廣大讀者批評指正。

編著者

年月

20188

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目錄

第1章高強鋁合金的發(fā)展………………

1

第一代高靜強度鋁合金………………

1.12

第二三四代鋁合金…………………

1.2、、3

第二代高強耐蝕鋁合金………

1.2.1、3

第三代高強高韌耐熱低密度鋁合金………

1.2.2、、、3

第四代高強高韌耐蝕耐損傷鋁合金………

1.2.3、、、4

第五代高綜合性能鋁合金……………

1.34

概述………………

1.3.14

鋁鋅系鋁合金…………………

1.3.2-6

鋁銅系鋁合金…………………

1.3.3-7

鋁鋰系鋁合金…………………

1.3.4-8

我國高強鋁合金材料的發(fā)展…………

1.48

參考文獻……………………

9

第2章高強鋁合金的時效析出微結(jié)構(gòu)………………

15

時效析出的熱力學(xué)原理……………

2.115

析出相形核……………………

2.1.116

析出相長大……………………

2.1.217

鋁銅系合金的時效微結(jié)構(gòu)…………

2.2-19

鋁鋅系合金的時效微結(jié)構(gòu)…………

2.3-25

高強鋁合金時效微結(jié)構(gòu)的調(diào)控方法與原理………

2.427

基本方法與原理………………

2.4.127

回歸再時效……………………

2.4.230

斷續(xù)時效………………………

2.4.331

微合金化………………………

2.4.434

參考文獻……………………

38

第3章高強鋁合金組織與性能的關(guān)系………………

46

高強鋁合金的組織及其作用機理…………………

3.146

基體沉淀相……………………

3.1.147

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ⅹ新型合金材料———鋁合金

晶界析出相及無沉淀析出帶…………………

3.1.247

彌散粒子的作用………………

3.1.348

粗大金屬間化合物的作用……………………

3.1.449

晶粒組織和織構(gòu)………………

3.1.550

強度及其組織相關(guān)性………………

3.251

強化機理………………………

3.2.151

強度與組織相關(guān)性的定量表征………………

3.2.254

斷裂韌性及其組織相關(guān)性…………

3.355

高強鋁合金的基本斷裂方式…………………

3.3.156

斷裂韌性與組織相關(guān)性的定量表征…………

3.3.257

疲勞性能及其組織相關(guān)性…………

3.459

疲勞裂紋萌生…………………

3.4.161

疲勞裂紋擴展…………………

3.4.263

蠕變性能及其組織相關(guān)性…………

3.565

蠕變第一階段特征……………

3.5.165

蠕變第二階段特征……………

3.5.266

腐蝕性能及其組織相關(guān)性…………

3.667

電化學(xué)腐蝕……………………

3.6.167

點蝕……………

3.6.269

晶間腐蝕………………………

3.6.371

應(yīng)力腐蝕………………………

3.6.473

剝落腐蝕………………………

3.6.578

參考文獻……………………

81

第4章高強鋁合金材料制備加工技術(shù)基礎(chǔ)…………

93

高強鋁合金材料的淬火敏感性與殘余應(yīng)力………

4.194

高強鋁合金淬火敏感性的評價方法…………

4.1.195

高強鋁合金淬火敏感性的影響因素…………

4.1.299

殘余應(yīng)力及其測算方法………

4.1.3107

高合金化大鑄錠的熔煉與鑄造……………………

4.2114

熔體在線凈化…………………

4.2.1114

多場調(diào)控鑄錠…………………

4.2.2116

鑄錠均勻化…………

4.3118

均勻化對高強鋁合金組織和性能的影響……

4.3.1119

多級均勻化的作用機理………

4.3.2119

板材的軋輥錯位軋制………………

4.4120

雙頁

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目錄?

軋輥錯位異步軋制……………

4.4.1121

非對稱軋制板材的宏微觀特征……………

4.4.2/122

高強鋁合金材料的固溶處理………

4.5125

固溶對高強鋁合金微觀組織和織構(gòu)的影響…………………

4.5.1125

逐級升溫固溶對性能的影響…………………

4.5.2130

高強鋁合金厚截面材料的淬火……………………

4.6131

輥底爐淬火……………………

4.6.1132

淬火工藝數(shù)值模擬的原理和方法……………

4.6.2133

鋁合金厚板的淬火殘余應(yīng)力…………………

4.6.3138

鋁合金厚板的預(yù)拉伸………………

4.7141

板材預(yù)拉伸的變形特點………

4.7.1141

預(yù)拉伸消減內(nèi)應(yīng)力……………

4.7.2143

預(yù)拉伸對高強鋁合金材料組織與性能的影響………………

4.7.3144

高強鋁合金厚截面材料的時效……………………

4.8146

內(nèi)態(tài)變量理論…………………

4.8.1147

等動力學(xué)假設(shè)…………………

4.8.2148

理論及其等動力學(xué)處理………………

4.8.3LSW149

材料構(gòu)件的成形成性一體化制備加工…………

4.9//150

高強鋁合金的熱處理狀態(tài)代號…………………

4.10151

類細分狀態(tài)代號…………

4.10.1T151

消除應(yīng)力狀態(tài)表示法………

4.10.2152

常見鋁合金熱處理狀態(tài)代號舉例…………

4.10.3153

參考文獻…………………

156

第5章7050鋁合金厚板的非均勻性及調(diào)控………

168

鋁合金厚板組織性能的非均勻性……………

5.17050168

多相組織………………………

5.1.1168

強度與韌性……………………

5.1.2172

厚向非均勻性…………………

5.1.3173

各向異性………………………

5.1.4174

鑄錠多級均勻化……………………

5.2177

均勻化過程合金組織結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律………

5.2.1178

均勻化對粒子析出的影響……………

5.2.2Al3Zr179

均勻化對性能的影響…………

5.2.3180

熱軋工藝……………

5.3181

熱軋溫度對固溶后再結(jié)晶分數(shù)的影響………

5.3.1182

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?新型合金材料———鋁合金

熱軋變形量對組織和性能的影響……………

5.3.2