⑴ 鋁合金拉伸國內外研究現狀
十三五以來，我國鋁材生產能力和技術水平取得了巨大進步，2019年鋁材產量達到5.252×107t，居世界首位。我國自主研發了LC4、LC9、LY12、2A12、2A16、7A04、7B04、7A50、7B50等系列鋁合金，建立了第一代、第二代、第三代鋁合金材料加工技術體系。近年來，我國自行研製的新型高強韌鑄造鋁合金、第三代鋁鋰合金、高性能鋁合金型材的性能均達到國際先進水平。在《變形鋁及鋁合金化學成分》（GB/T3190—2020）中，近10年我國共增加了29個國產鋁合金牌號。其中北京工業大學在國際上率先掌握了孝轎含鉺彌散強化鋁合金的制備和加工技術，研發的含鉺5E83鋁合金冷軋板、5E06鋁合金熱軋板、熱擠壓壁板等5個合金牌號列入國家標准，在國防及汽車等領域獲得重要應用，部分品種替代了進口產品。對高性能鋁合金型材的擠壓成形工藝與裝備，中車聯合高校開發出了鋁合金精煉、凈化、錠坯均勻化等技術，研製巧則肆出了大型擠壓模具和設備，使鋁合金型盯茄材的開發周期縮短了25%，成本降低15%，成品率提高到62%。東北大學和大連交通大學分別開發了液態金屬、半固態金屬與固態金屬的連續擠壓短流程加工技術，實現了產業化，在該技術領域達到國際先進或領先水平。山東南山鋁業股份有限公司順利進入波音公司的全球供應商名錄。中國忠旺控股有限公司先後收購了德國烏納鋁業股份有限公司和以澳大利亞為生產基地的全鋁超級遊艇製造商SilverYachtsLtd.的控股權。中鋁東北輕合金有限責任公司、西南鋁業（集團）有限責任公司、西北鋁業有限責任公司提供的由關鍵鋁合金材料製造的大批先進武器亮相、點兵沙場。此外，東北大學、上海交通大學、中鋁材料應用研究院有限公司、吉林大學等在高強高導變形鋁合金、汽車用鋁合金和鑄造鋁合金方面達到國際先進或領先水平。目前，具有我國知識產權的部分鋁合金材料已經應用於汽車、船舶、空天等領域。
⑵ 介紹幾種新型合金
鋁鋰合金
新材料是航空航天技術的重要基礎，航空航天技術的發展又不斷對材料科學提出新的間題和要求。鋁鋰合金是近十幾年來航空金屬材料中發展最為迅速的一個領域。
鋰是世界上最輕的元素。把金屬鋰作為合金元素加到金屬鋁中，就形成了鋁鋰合金。加入金屬鋰之後，可以降低合金的比重，增加剛度，同時仍然保持較高的強度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性。因為這些特性，這種新型合金受到了航空、航天以及航海業的廣泛關注。正是由於這種合金的許多優點，吸引著許多科學家對它進行研究，鋁鋰合金的開發事業猶如雨後春筍般迅速發展起來了。
1983年在巴黎國際航空博覽會上，世界上兩家最大的鋁合金生產企業——英國阿爾康鋁業公司和美國阿爾考鋁業公司，同時宣布研製成功新的革命性材料——鋁鋰合金。專家們認為，鋁鋰合金是從1943年發明鋁鋅系高強合金以來，鋁合金研究和開發的又一個里程碑。
其實，鋁鋰合金並不是個新鮮概念。對這種材料的認識經歷了相當長的時間。由於鋰的比重小，在鋁中的溶解度高，長期以來人們就把鋰看作鋁的親密合作夥伴。早在本世紀20年代，科技工作者就對鋁鋰合金進行過許多評論。1924年，德國研製成功一種工業鋁鋰合金——司克龍。這是一種僅含0．1％鋰的鋁鋅合金。它的機械性能比當時盛行的鋁鎂合金——杜拉鋁要稍好一些。由於當時杜拉鋁已得到公認，所以影響了司克龍合金應受到的廣泛重視。1943年，高強度的鋁鋅鎂銅合金問世，再一次低估了鋁鋰合金的工業價值。1957年，英國研製成功了含鋰1.1％的X-2020鋁合金。這種合金用於美國艦載超音速攻擊機的機翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原設計中的鋁合金後，RA-5C飛機的重量減輕6％。原蘇聯的科技工作者同時也研製出了一種含鋰2％的鋁合金。又經過10年徘徊，到1967年發生了世界范圍的能源危機後，各國又重新開始大規模研究鋁鋰合金。由於冶金技術和相關技術的發展，使含鋰量更大、比重更小、強度更高的鋁鉀合金的出現成為可能。據認為，目前許多先進的戰斗機和民航飛機大都採用了這種合金。鋁鋰合金的成本大約只是碳纖維增強塑料的1/10。如果採用鋁鋰合金製造波音飛機，重量可以減輕14．6％，燃料節省5．4％，飛機成本將下降2．1％，每架飛機每年的飛行費用將降低2．2％。可以預料，隨著材料科學的發展，將有越來越多的新型合金進入航空航天業、各個工業部門及千家萬戶
⑶ 我想知道鋁合金焊接性能
鋁合金及其焊接性
【摘要】
鋁及鋁合金材料密度低,強度高,熱電導率高,耐腐蝕能力強,具有良好的物理特性和力學性能,因而廣泛應用於工業產品的焊接結構上。鋁合金在車輛部件中的應用情況、發展趨向及其在組焊中存在很多問題。對鋁合金及其異種金屬焊接接頭進行了焊接性試驗研究結果表明，其焊接接頭有滿意的力學性能、抗裂性及抗應力腐蝕性能，適合用於製造輕軌車輛，航空航天領域的廣泛應用。
【關鍵字】
鋁合金 焊接性 氣孔 熱裂紋 等強性
【正文】
雖然已經應用鋁及其合金焊成許多重要產品，但實際上並不是沒有困難，主要的問題有：焊縫中的氣孔、焊接熱裂紋、接頭「等強性」等
鋁合金焊接中的氣孔
氫是鋁及其合金熔焊時產生氣孔的主要原因,已為實踐所證明。弧柱氣氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分都是焊縫氣孔中氫的重要來源。其中，焊絲及母材表面氧化膜的吸附水份，對焊縫氣孔的產生，常常佔有突出的地位。
1.1 弧柱氣氛中水分的影響
弧柱空間總是或多或少存在一定數量的水分，尤其在潮濕季節或濕度大的地區進行焊接時，由弧柱氣氛中水分分解而來的氫，溶入過熱的熔融金屬中，可成為焊縫氣孔的主要原因。這時所形成的氣孔，具有白亮內壁的特徵。
1.2 氧化膜中水分對氣孔的影響
在正常的焊接條件下，焊絲或工件的氧化膜中所吸附的水分將是生成焊縫氣孔的主要原因。而氧化膜不緻密、吸水性強的鋁合金，主要是Al-Mg合金，要比氧化膜緻密的純鋁具有更大的氣孔傾向。因為Al-Mg合金的氧化膜中含有不緻密的MgO，焊接時，在熔透不足的情況下，母材坡口端部未除凈的氧化膜中所吸附的水分，常常是產生焊縫氣孔的主要原因。
1. 3 減少焊縫氣孔的途徑
避免熔池吸氫是消除或減少焊接氣孔的有效方法。為防止焊縫氣孔，可從兩方面著手:第一，限制氫溶入熔融金屬，或者是減少氫的來源，或者減少氫同熔融金屬作用的時間；第二，盡量促使氣孔自熔池逸出。為了在熔池凝固之前使氫以氣泡形式及時排出，這就要改善冷卻條件以增加氫的逸出時間Hidetoshi Fujii等在失重條件下進行焊接試驗，發現氣孔明顯較重力下多。
（1）減少氫的來源
所有使用的焊接材料(包括保護氣體、焊絲、焊條、焊劑等)要嚴格限制含水量，
使用前均需乾燥處理。一般認為，氬氣中的含水量小於0.08%時不易形成氣孔。
（2）控制焊接工藝
焊接工藝參數的影響比較明顯，但其影響規律並不是一個簡單的關系，須進行具體分析。焊接工藝參數的影響主要可歸結為對熔池在高溫存在時間的影響，也就是對氫的溶入時間和氫的析出時間的影響。焊接時，焊接工藝參數的選擇，一方面盡量採用小線能量以減少熔池存在時間，從而減少氣氛中氫的溶入，同時又要能充分保證根部熔合，以利根部氧化膜上的氣泡浮出。所以採用大的焊接電流配合較高的焊接速度是比較有利的。
2. 鋁合金的焊接熱裂紋
鋁及其合金焊接時，焊縫金屬和近縫區所發現的熱裂紋主要是焊縫金屬結晶裂紋，也可在近縫區見到液化裂紋。
2.1 鋁合金焊接熱裂紋的特點
鋁合金屬於典型的共晶型合金，最大裂紋傾向正好同合金的「最大」凝固溫度區間相對應。但是由平衡狀態圖的概念得出的結論和實際情況是有較大出入的。因此，裂紋傾向最大時的合金組元均小於它在合金中的極限溶解度。這是由於焊接時的加熱和冷卻速度都很迅速，使合金來不及建立平衡狀態，在不平衡的凝固條件下，相圖中的固相線一般要向左下方移動，以致在較少的平均濃度下就出現共晶體，且共晶溫度比平衡冷卻過程將有所降低。至於近縫區的「液化裂紋」，同焊縫凝固裂紋一樣，也是與晶間易熔共晶的存在有聯系，但這種易熔共晶夾層並非晶間原已存在的，而是在不平衡的焊接加熱條件下因偏析而熔化形成的，所以稱為晶間「液化」。
2.2 防止焊接熱裂紋的途徑
對於液化裂紋目前還無行之有效的防止措施，一般的辦法是減小近縫區過熱。對於焊縫金屬的結晶裂紋主要是通過合理選定焊縫的合金成分並配合適當的焊接工藝來進行控制。
（1）控製成分
從抗裂角度考慮，調整焊縫合金系統的著眼點在於控制適量的易熔共晶並縮小
結晶溫度區間。由於現有鋁合金均為共晶型合金，少量易熔共晶的存在總是增大凝固裂紋傾向，所以，一般都是使主要合金元素含量超過裂紋傾向最大時的合金成分，以便能產生癒合作用。
（2）在焊絲中添加變質劑
鋁合金焊絲中幾乎都有Ti、Zr、B、V等微量元素，一般都是作為變質劑加入的。不僅可以細化晶粒而改善塑性、韌性，並可顯著提高抗裂性能。Ti、Zr、B、V、Ta等元素的共同特點是都能同鋁形成一系列包晶反應生成細小的難熔質點，可成為液體金屬凝固時的非自發凝固的晶核，從而可以產生細化晶粒的作用。
（3）合理選用焊接工藝參數
焊接工藝參數影響凝固過程的不平衡性和凝固的組織狀態，也影響凝固過程中
的應變增長速度，因而影響裂紋的產生。熱能集中的焊接方法，有利於快速進行焊接過程，可防止形成方向性強的粗大柱狀晶，因而可以改善抗裂性【5】。減小焊接電流、降低拘束度、改善裝配間隙對減小熱裂傾向都是有利的。而焊接速度的提高，促使增大焊接接頭的應變速度，而增大熱裂的傾向。增大焊接速度和和焊接電流，都可促使增大裂紋傾向。
3. 焊接接頭的等強性
時效強化鋁合金，除了Al-Zn-Mg合金，無論是退火狀態下還是時效狀態下焊接，若焊後不經熱處理，強度均低於母材。所有時效強化的鋁合金，焊後不論是否經過時效處理，其接頭塑性均未能達到母材的水平【1】。就焊縫而言，由於是鑄造組織，即使在退火狀態以及焊縫成分同母材基本一樣的條件下，強度可能差別不大，但焊縫塑性一般都不如母材。若焊縫成分不同於母材，焊縫性能將主要決定於所用的焊接材料。為保證焊縫強度與塑性，固溶強化型合金系統要優於共晶型合金系統。一般說來，焊接線能量越大，焊縫性能下降的趨勢也越大【1】。對於熔合區，在時效強化鋁合金焊接時，除了晶粒粗化，還可能因晶界液化而產生顯微裂紋。所以，熔合區的變化主要是惡化塑性。
總之，鋁合金應為具有重量輕、抗腐蝕、易成型等優點；隨著新型硬鋁、超硬鋁等材料的出現使得這類材料的性能不斷提高，因而在航空、航天、高速列車、高速艦艇、汽車等工業製造領域得到了越來越廣泛的應用。同時由於鋁及其合金由於熱膨脹系數大而引起的較大變形；易氧化焊接時需要用惰性氣體保護；易產生氣孔、熱裂紋以及熱影響區的軟化、強度降低問題。為了解決以上問題攪拌摩擦焊作為一種新型的焊接方式逐漸在鋁及其合金的焊接中廣泛之用。深入的研究鋁及其合金的焊接性是開發新型鋁合金及解決其焊接問題的前提。