粉末鋁合金耐高溫預(yù)合金化粉末冶金鋁合金鍛件

幾種快速凝固技術(shù)，包括霧化、離心熔鑄和平面熔鑄已用來發(fā)展一系列預(yù)合金化鋁合金，這種合金具有大為改善的高溫性能，超過了現(xiàn)有的鑄錠冶金鍛造鋁合金，例如2219和2618合金，以及A201鑄造鋁合金。發(fā)展這些合金是為了在205~345℃溫度范圍內(nèi)提供具有強(qiáng)化性能的鍛件，這是現(xiàn)有鋁合金達(dá)不到的。

由于這些合金的耐高溫特性，從而發(fā)現(xiàn)很難將它們加工成鍛件，其流動應(yīng)力兩倍于7075合金。推薦用于這些合金的鍛造溫度尚未完全確定，但通常在低于370℃溫度下鍛造，以便保持合金的顯微組織特點(diǎn)。所有這些高溫鋁合金屬非熱處理型的，可通過彌散強(qiáng)化、中間化合物和加工硬化來改善其力學(xué)性能。

IN9052合金是一種中等強(qiáng)度預(yù)合金化鋁合金，其力學(xué)性能與鑄錠冶金法(I/M)5083合金的相類似，但具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。此合金在較低溫度(小于370℃)下鍛造，其流動應(yīng)力和變形特性與5083合金相類似。如同高強(qiáng)度粉末冶金鋁合金一樣，IN9052合金也固結(jié)成錠坯，再經(jīng)過擠壓然后鍛造。由于材料價(jià)格的原因，仍適用于采用精密鍛造的方法。

高強(qiáng)度預(yù)合金化粉末鋁合金7090，7091，X7064，CW67和IN9021等，可用所有現(xiàn)有的鍛壓技術(shù)進(jìn)行鍛造，并能加工成各種類型的開式模鍛件和閉式模鍛件。這些合金的流動應(yīng)力和變形行為與7075合金的差不多，所推薦的鍛造溫度與7010，7049，7050或7075合金的相同。

快速凝固或合金化粉末可通過一些固結(jié)技術(shù)，例如真空熱壓或熱等靜壓，制成各種大小的錠坯，其質(zhì)量約從45kg到1360kg。在這種錠坯形式下，高強(qiáng)度預(yù)合金化粉末冶金合金通常可直接制成鍛件，或是應(yīng)用其他加工技術(shù)，例如軋制或擠壓技術(shù)，加工成用于鍛造的棒料或板材。應(yīng)用預(yù)合金化粉末冶金技術(shù)制成的鋁-鋰合金要比工業(yè)用鑄錠冶金7XXX系合金的價(jià)格貴得多的多，所以精密鍛造是最經(jīng)濟(jì)有效的鍛造方法。

高強(qiáng)度預(yù)合金化粉末冶金鋁合金，一般被熱處理成T7XXX狀態(tài)(固溶處理并穩(wěn)定化處理狀態(tài))，以獲得強(qiáng)度與斷裂韌性，以及抗剝離與應(yīng)力腐蝕破裂的最佳組合。預(yù)合金化粉末冶金鋁合金在高強(qiáng)度水平下的抗腐蝕性遠(yuǎn)比鑄錠冶金為好。至于高強(qiáng)度IN9021合金，通常對其鍛件處理成T4狀態(tài)(固溶處理并自然時(shí)效狀態(tài))。上述一些合金，鑒于它們的優(yōu)良的綜合性能，其鍛件已在航空航天方面得到部分的工業(yè)應(yīng)用。

粉末冶金工藝的一般流程是：制粉、壓實(shí)、燒結(jié)(包括熱等靜壓、冷等靜壓等)、鍛造、精加工。鋁粉末冶金預(yù)成形坯適合于用鍛造方法生產(chǎn)結(jié)構(gòu)零件。鍛造鋁的預(yù)成形坯時(shí)，可熱鍛或冷鍛，要在燒結(jié)鋁坯上涂以石墨潤滑劑，以使之在鍛造時(shí)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕饘倭鲃?。對于需要?yán)格充滿模膛的零件，推薦在300-400℃下進(jìn)行熱鍛。鍛造壓力通常不高于345MPa。鍛造一般是用封閉模進(jìn)行的，因此，不會產(chǎn)生飛邊，并且，鍛造時(shí)僅只產(chǎn)生密實(shí)與側(cè)向流動。普通鍛件的切屑損失接近50%，而粉末冶金鍛件不到10%。鍛造的粉末冶金零件，其密度大子99.5%理論密度，強(qiáng)度比非鍛造粉末冶金零件高40%-60%，疲勞耐久極限提高1倍以上。其他方面，與普通鍛件相似。

快速凝固粉末鋁合金是快速凝固取得的最重要成果之一。美國材料咨詢局( NMAB)對先進(jìn)的快速凝固鋁合金的研究做了全面的評估，得出的結(jié)論是：(1)快速凝固粉末鋁合金的性能比傳統(tǒng)鑄錠冶金優(yōu)越得多；(2) 快速凝固粉末冶金鋁合金主要用于航空工業(yè)；(3)現(xiàn)行的有關(guān)相關(guān)系、顯微組織及結(jié)構(gòu)性能方面的知識不適用于快速凝固鋁合金。咨詢局的評估是對快速凝固鋁合金的研究、開發(fā)、試驗(yàn)與生產(chǎn)的有力支持，該報(bào)告特別指出應(yīng)進(jìn)行長期、廣泛的基礎(chǔ)研究并制定發(fā)展規(guī)劃。

快速凝固鋁合金主要是在粉末高比強(qiáng)合金、粉末耐熱鋁合金、粉末高強(qiáng)鋁合金、粉末耐磨鋁合金方面取得了很多成果，特別是粉末耐熱鋁合金的成就令人矚目。

它們具有很好的綜合性能，是有廣闊發(fā)展前景的新型鋁合金。

簡史20世紀(jì)40年代，瑞士人伊爾曼(R．Irmann)等用球磨機(jī)在控制氧含量的保護(hù)介質(zhì)中研磨鋁粉，使其表面生成很薄的氧化膜，將鋁粉壓實(shí)、燒結(jié)和熱加工成燒結(jié)鋁(SAP)，這是最初的粉末冶金鋁材。70年代，發(fā)展了兩種制取鋁合金粉末的方法，一種是快速凝固法，即把預(yù)合金化的熔體霧化急冷制成鋁合金粉末：另一種是機(jī)械合金化法，即用高能球磨機(jī)把用來合金化的金屬顆粒粉碎、混合，制成鋁合金粉末。鋁合金粉末經(jīng)過壓實(shí)、脫氣、燒結(jié)熱壓成坯錠，再用常規(guī)的擠壓、軋制或鍛造方法加工成各種粉末冶金(PM)鋁合金制品。到80年代末為止，美國、前蘇聯(lián)和日本等國家研制成功10多種牌號的粉末冶金結(jié)構(gòu)鋁合金和粉末冶金耐磨鋁合金，并已投入小批量生產(chǎn)，開始在航空航天工業(yè)和汽車工業(yè)上應(yīng)用。

特性快速凝固法和機(jī)械合金化法制粉賦予粉末冶金鋁合金優(yōu)異的組織結(jié)構(gòu)，使它們具有用常規(guī)鑄錠冶金(IM)工藝無法得到的高性能。

(1)N快速凝固法制粉時(shí)，冷卻速度為10～10c/s，比常規(guī)鑄造鑄錠時(shí)的冷卻速度大幾個(gè)數(shù)量級，從而大大細(xì)化了晶粒，增加了合金化元素的過飽和固溶度，細(xì)化了金屬間化合物粒子，增加了合金成分的均勻性。用這樣的粉末制成的鋁合金，綜合地利用了固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化機(jī)制，使合金的強(qiáng)度、耐腐蝕性能和耐熱性能超過了任何IM鋁合金，同時(shí)又有較好的韌性和抗疲勞性能。

(2)用機(jī)械合金化法制粉時(shí)，各種金屬粉末在高能球磨機(jī)中研磨、混合，反復(fù)在球體強(qiáng)烈打擊下破碎、焊合和相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)合金化。加入的助磨劑生成細(xì)小的、彌散分布的碳化物和氧化物質(zhì)點(diǎn)。用這樣的粉末制成的鋁合金，綜合地利用了固溶強(qiáng)化、細(xì)晶粒強(qiáng)化、高密度位錯和亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、碳化物和氧化物質(zhì)點(diǎn)彌散強(qiáng)化機(jī)制，因而具有很高的力學(xué)性能。

發(fā)展趨勢由于一些不能用常規(guī)鑄錠冶金工藝制取的鋁合金卻能通過粉末冶金工藝獲得，并且?guī)缀趺總€(gè)PM鋁合金的物理、化學(xué)性能和力學(xué)性能都比相似成分IM鋁合金的高，因此粉末冶金方法已成為發(fā)展新型鋁合金材料的重要途徑之一，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家都投入了大量人力、物力和資金發(fā)展粉末冶金鋁合金。存在的問題是，因?yàn)榉勰┮苯鸸に嚢ㄓ兄品?、脫氣和壓?shí)工序，工藝比較復(fù)雜，因此生產(chǎn)成本比較高，阻礙它的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。其發(fā)展趨勢是：(1)研究簡化現(xiàn)有粉末冶金鋁合金生產(chǎn)過程的新工藝，以便于適合大規(guī)模工業(yè)性生產(chǎn)和降低成本；(2)繼續(xù)開發(fā)新的綜合性能好的高強(qiáng)粉末冶金鋁合金，新的耐熱性能好的粉末冶金鋁合金，新的低密度高彈性粉末冶金鋁合金，新的體脹系數(shù)小的耐磨的粉末冶金鋁合金。

解釋

粉末藍(lán)的得名來自洗衣店用來漂染衣物的物質(zhì)大青。粉末藍(lán)英語中常常被混淆，可能因?yàn)槊值年P(guān)系。

美國搖滾樂隊(duì)想像發(fā)布了歌曲名為《粉末藍(lán)》于他們的系列《十二大黃金國》中。

另一隊(duì)搖滾樂隊(duì)自負(fù)于1995年發(fā)布了歌曲名為《粉末藍(lán)》于他們的仿日本歌曲系列褪色中。

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