01超硬鋁合金的一般特性   

超硬鋁合金的淬火溫度較寬，過燒敏感性小，在460～500℃之間淬火，皆可保證合金的性能，例如LC4板材，一般規(guī)定淬火溫度為470±5℃，其他幾種常用的超硬鋁合金也采用此規(guī)范。 

前面已經(jīng)提到，超硬鋁合金的性能對(duì)淬火冷卻速度的敏感，因此在淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間和淬火介質(zhì)上必須有所規(guī)定，生產(chǎn)中一般把轉(zhuǎn)移時(shí)間限制在15秒以內(nèi)。在較緩慢的冷卻條件下，不僅強(qiáng)度下降，同時(shí)抗腐蝕性也受到損害。 

02超硬鋁合金的熱處理方法  

超硬鋁合金是一種可熱處理強(qiáng)化的邊形鋁合金，其熱處理方法可采用退火，固容，時(shí)效等一般的熱處理方法。

但一般不采用自然時(shí)效制度，其原因是Al-Zn-Mg-Cu系合金G.P.區(qū)形成速度緩慢，自然時(shí)效過程常常延續(xù)數(shù)月才能達(dá)到穩(wěn)定的階段，而且和人工時(shí)效相比，抗應(yīng)力腐蝕能力也較差，故超硬鋁合金只進(jìn)行人工時(shí)效處理。 

超硬鋁合金的人工時(shí)效制度分單級(jí)和分級(jí)時(shí)效兩種。以LC4合金為例，單級(jí)時(shí)效規(guī)范為120℃時(shí)效24小時(shí)，此時(shí)沉淀相結(jié)構(gòu)以G.P.區(qū)為主，并有少量η′,合金處于時(shí)效硬化狀態(tài)；分級(jí)時(shí)效為120℃3小時(shí)+160℃3小時(shí)，此時(shí)強(qiáng)化相以η′為主。

第一次處理相當(dāng)于形核處理，第二次提高時(shí)效溫度，以原G.P.區(qū)為核心，形成均勻分布的η′相，使合金保持較高的疲勞性能及抗應(yīng)力腐蝕能力。 

03超硬鋁合金的品種與用途  

在超硬鋁合金中，LC3屬鉚釘用鋁，強(qiáng)度與LC4相同，但塑性較高。為了獲得較高的塑性及鉚接性能，不僅把鐵、硅等雜質(zhì)含量限制在最低水平，不加錳、鉻，而且降低了塑性有不利影響鎂含量，提高了鋅含量。

合金的相組成為α、MgZn2、T(Al2Zn3Mg3)及TiAl3。熱處理為470±5℃淬火，十晝夜之內(nèi)進(jìn)行人工時(shí)效（100℃3小時(shí)+168℃3小時(shí)）?？稍诖慊饡r(shí)效后任何時(shí)間內(nèi)進(jìn)行鉚接。

LC3的典型性能為：σ0.2=52.0Mpa，δ=14%，τ0.2=32.0 Mpa，在鉚釘鋁材中，LC3的強(qiáng)度最高。

LC4合金和蘇聯(lián)的B95和美國(guó)的7075相當(dāng)，是應(yīng)用最早和最廣的一種超硬鋁合金。可生產(chǎn)板，型材和模鍛件，應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)，如翼梁、蒙皮，起落架等。

7075鋁合金及其他超硬鋁合金的一個(gè)共同缺點(diǎn)是耐熱性低，例如在125℃負(fù)載工作超過100小時(shí)，強(qiáng)度降低10%，在175℃則降低70%，因而使用溫度不應(yīng)超過120℃。

LC5是在LC4合金基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的超硬鋁合金。由于不含鉻，又降低了鎂、銅含量，故提高了塑性，適于鍛造螺旋槳葉。

LC6是含有大量鋅、鎂、銅的高合金化超硬鋁合金，與蘇聯(lián)的B96和美國(guó)的7001相當(dāng)，是強(qiáng)度最高的一種鋁合金。和LC4一樣，LC6的缺點(diǎn)是熱強(qiáng)性低，對(duì)應(yīng)力集中敏感。

因此，應(yīng)用LC6時(shí)要特別注意工件截面過渡部分的設(shè)計(jì)，力求平緩過渡，避免引起應(yīng)力集中，LC6主要生產(chǎn)鍛件和擠壓半成品，用于受壓應(yīng)力的構(gòu)件或應(yīng)力集中最小，外形平整的零件。

LC6的熱處理規(guī)范為466～473℃淬火，95～105℃時(shí)效4～5小時(shí)，再在155～160℃時(shí)效8～9小時(shí)。也可采用140℃時(shí)效6小時(shí)。 

04超硬鋁合金未來(lái)的應(yīng)用前景和可能的障礙     

鋁及其合金的未來(lái)應(yīng)用包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料領(lǐng)域。先進(jìn)材料的開發(fā)總是用兩個(gè)相反的需要來(lái)促進(jìn)，一個(gè)是追求提高性能，往往會(huì)增加成本；另一個(gè)是降低材料或零件的成本以便確保在工業(yè)應(yīng)用上與其它候選材料相比有更大的競(jìng)爭(zhēng)性。

為了分析未來(lái)的應(yīng)用，我們必須對(duì)這個(gè)世紀(jì)人們的生活方式有明確的概念。每個(gè)國(guó)家在需求鋁合金材料方面都有自己獨(dú)特的環(huán)境。

比如，美國(guó)有許多與航空航天相關(guān)的工業(yè)，他們更注重性能而對(duì)成本不太敏感；但對(duì)日本，與民用相關(guān)的工業(yè)（如汽車工業(yè)）較多，因此更傾向于對(duì)成本敏感。為了打破可能的障礙。重要的是滿足用戶的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)需求。

未來(lái)的主要方向是：

（1）為了提高技術(shù)水平，開發(fā)高附加值的合金并更有效第生產(chǎn)這些合金，關(guān)鍵的一點(diǎn)是不斷發(fā)展理解顯微組織-性能關(guān)系的基礎(chǔ)理論。

新合金的開發(fā)總是包括兩個(gè)相互矛盾的需求之間的競(jìng)爭(zhēng)，即提高性能和降低成本以便提高產(chǎn)品的全面競(jìng)爭(zhēng)力。 

（2）先進(jìn)的飛機(jī)骨架和推進(jìn)系統(tǒng)需要開發(fā)新的結(jié)構(gòu)材料，其性能要大大優(yōu)于目前能達(dá)到的水平。

在鋁合金領(lǐng)域正在開發(fā)新的加工技術(shù)和復(fù)合材料，用快速凝固和機(jī)械合金化生產(chǎn)的合金具有其它生產(chǎn)方法無(wú)法達(dá)到的獨(dú)特性能。精細(xì)的表面處理技術(shù)可有效地提高表面特性，如表面強(qiáng)度、耐蝕性和潤(rùn)滑性等。

此外，超塑成形、等溫鍛造、冷等靜壓和熱等靜壓粉末冶金技術(shù)提供凈形部件，導(dǎo)致成本明顯減少。技術(shù)進(jìn)步在先進(jìn)材料的成本節(jié)約起重要作用。 

（3）不同材料的競(jìng)爭(zhēng)和替代對(duì)每種材料的應(yīng)用領(lǐng)域都產(chǎn)生重要影響。這方面有一些例子，如玻璃纖維增強(qiáng)的塑料取代一些鋁壓鑄件。

未來(lái)材料的替代必須用全面的成本-效益來(lái)評(píng)價(jià)，包括原材料加工成最終產(chǎn)品的成本、后續(xù)保養(yǎng)的簡(jiǎn)單性和安全性、使用性能以及與環(huán)境考慮有關(guān)的回收成本等。  

總的來(lái)說，Al-Zn-Mg-Cu系合金通過合金發(fā)展和改變熱處理，在克服應(yīng)力腐蝕開裂方面和改善其他性能方面都已取得了很大的進(jìn)展。

正是因?yàn)槌蹭X合金對(duì)發(fā)展我們國(guó)防和民用工業(yè)有著舉足輕重的作用，不斷地發(fā)展和改善它有著迫切的需要。

鋁合金從強(qiáng)度高但耐蝕性能不穩(wěn)定的Al-Zn-Mg合金起步，然后向強(qiáng)度最高但耐蝕較低的Al-Zn-Mg-Cu合金發(fā)展，最后，必定能研制出強(qiáng)度高，耐蝕性最佳的鋁合金。鋁合金正走向超高強(qiáng)度、耐腐蝕、低密度、耐熱方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。