粉末鋁合金

採用粉末冶金工藝方法成形的鋁合金。分為粉末高強、超高強，高溫和低密鋁台金四種：常用的快速凝固工藝有氣體霧化法和平流鑄造，薄帶粉碎法等。由於採用快快速凝固/粉末冶全工藝速凝固工藝制粉，合金具有組織細小和成分偏析小等特點，其力學性能往往優乾傳統鑄錠冶金法生產的鋁合金。不過，其中的粉末高強、低密鋁合金均受到來自傳統的高強和低密鋁合金不斷改進的競爭，套用前景不明朗。而粉末高溫、超高強鋁合金的力學性能明顯優乾傳統鋁合金，且它們無法用傳統工藝生產，因而顯示出較好的套用前景。粉末高溫，超高強鋁合金可用於替代航空、航天領域315℃以下使用的鈦合金或鋼，以達到減重和降低成本的目的。

基本介紹

• 中文名：粉末鋁合金
• 外文名：Powder aluminum alloy
• 分類：高強、超高強，高溫和低密鋁合金
• 常用工藝：氣體霧化法和平流鑄造等
• 特點：組織細小和成分偏析小
• 領域：航空、航天領域

快速凝固粉未鋁合金

快速凝固粉末鋁合金是快速凝固取得的最重要成果之一。美國材料諮詢局( NMAB)對先進的快速凝固鋁合金的研究做了全面的評估，得出的結論是：(1)快速凝固粉末鋁合金的性能比傳統鑄錠冶金優越得多；(2) 快速凝固粉末冶金鋁合金主要用於航空工業；(3)現行的有關相關係、顯微組織及結構性能方面的知識不適用於快速凝固鋁合金。諮詢局的評估是對快速凝固鋁合金的研究、開發、試驗與生產的有力支持，該報告特別指出應進行長期、廣泛的基礎研究並制定發展規劃。

快速凝固鋁合金主要是在粉末高比強合金、粉末耐熱鋁合金、粉末高強鋁合金、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。

粉末鋁合金鍛造

粉末冶金工藝的一般流程是：制粉、壓實、燒結(包括熱等靜壓、冷等靜壓等)、鍛造、精加工。鋁粉末冶金預成形坯適合於用鍛造方法生產結構零件。鍛造鋁的預成形坯時，可熱鍛或冷鍛，要在燒結鋁坯上塗以石墨潤滑劑，以使之在鍛造時產生適當的金屬流動。對於需要嚴格充滿模膛的零件，推薦在300-400℃下進行熱鍛。鍛造壓力通常不高於345MPa。鍛造一般是用封閉模進行的，因此，不會產生飛邊，並且，鍛造時僅只產生密實與側向流動。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。

高強度預合金化粉末鋁合金

高強度預合金化粉末鋁合金7090，7091，X7064，CW67和IN9021等，可用所有現有的鍛壓技術進行鍛造，並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技術，例如真空熱壓或熱等靜壓，製成各種大小的錠坯，其質量約從45kg到1360kg。在這種錠坯形式下，高強度預合金化粉末冶金合金通常可直接製成鍛件，或是套用其他加工技術，例如軋制或擠壓技術，加工成用於鍛造的棒料或板材。套用預合金化粉末冶金技術製成的鋁-鋰合金要比工業用鑄錠冶金7XXX系合金的價格貴得多的多，所以精密鍛造是最經濟有效的鍛造方法。

高強度預合金化粉末冶金鋁合金，一般被熱處理成T7XXX狀態(固溶處理並穩定化處理狀態)，以獲得強度與斷裂韌性，以及抗剝離與應力腐蝕破裂的最佳組合。預合金化粉末冶金鋁合金在高強度水平下的抗腐蝕性遠比鑄錠冶金為好。至於高強度IN9021合金，通常對其鍛件處理成T4狀態(固溶處理並自然時效狀態)。上述一些合金，鑒於它們的優良的綜合性能，其鍛件已在航空航天方面得到部分的工業套用。

抗腐蝕預合金化粉末冶金鋁合金鍛件

IN9052合金是一種中等強度預合金化鋁合金，其力學性能與鑄錠冶金法(I/M)5083合金的相類似，但具有優異的抗腐蝕性能。此合金在較低溫度(小於370℃)下鍛造，其流動應力和變形特性與5083合金相類似。如同高強度粉末冶金鋁合金一樣，IN9052合金也固結成錠坯，再經過擠壓然後鍛造。由於材料價格的原因，仍適用於採用精密鍛造的方法。

耐高溫預合金化粉末冶金鋁合金鍛件

幾種快速凝固技術，包括霧化、離心熔鑄和平面熔鑄已用來發展一系列預合金化鋁合金，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。發展這些合金是為了在205~345℃溫度範圍內提供具有強化性能的鍛件，這是現有鋁合金達不到的。

由於這些合金的耐高溫特性，從而發現很難將它們加工成鍛件，其流動應力兩倍於7075合金。推薦用於這些合金的鍛造溫度尚未完全確定，但通常在低於370℃溫度下鍛造，以便保持合金的顯微組織特點。所有這些高溫鋁合金屬非熱處理型的，可通過彌散強化、中間化合物和加工硬化來改善其力學性能。