新型合金材料：鋁合金（簡體書）

“中國戰略性新興產業――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准為“十二五”國家重點出版物出版規劃項目,並獲2016年度國家出版基金資助。叢書共16分冊，涵蓋了新型功能材料、高性能結構材料、高性能纖維複合材料等16種重點發展材料。本分冊為《新型合金材料――鋁合金》。本書較為系統地總結了有關高強鋁合金發展現狀與研究進展、成分―工藝―組織―性能關聯機理與方法、製備加工技術、典型鋁合金牌號等方面的知識。其中，第1～4章主要論述了高強鋁合金的發展現狀與研究進展、技術原理與方法；第5～8章根據高強鋁合金牌號論述幾種鋁合金厚板的製備加工技術；第9章作為鋁合金材料/結構一體化發展的具體實例，介紹了蠕變時效成形在高強鋁合金材料與構件成形方面的研究進展。全書針對關鍵基礎科學和技術難題引用了大量的文獻資料，突出了該領域的研究熱點和發展趨勢。本書內容系統、先進，可供新材料科研院所、高等院校、新材料產業界、政府相關部門、新材料中介諮詢機構等領域的人員參考，尤其適合從事鋁合金研發和工程化應用的科技人員參考，也可作為高校材料專業教材或參考書。

第1章高強鋁合金的發展1
1.1第一代高靜強度鋁合金2
1.2第二、三、四代鋁合金3
1.2.1第二代高強、耐蝕鋁合金3
1.2.2第三代高強、高韌、耐熱、低密度鋁合金3
1.2.3第四代高強、高韌、耐蝕、耐損傷鋁合金4
1.3第五代高綜合性能鋁合金4
1.3.1概述4
1.3.2鋁-鋅系鋁合金6
1.3.3鋁-銅系鋁合金7
1.3.4鋁-鋰系鋁合金8
1.4我國高強鋁合金材料的發展8
參考文獻9
第2章高強鋁合金的時效析出微結構15
2.1時效析出的熱力學原理15
2.1.1析出相形核16
2.1.2析出相長大17
2.2鋁-銅系合金的時效微結構19
2.3鋁-鋅系合金的時效微結構25
2.4高強鋁合金時效微結構的調控方法與原理27
2.4.1基本方法與原理27
2.4.2回歸再時效30
2.4.3斷續時效31
2.4.4微合金化34
參考文獻38
第3章高強鋁合金組織與性能的關係46
3.1高強鋁合金的組織及其作用機理46
3.1.1基體沉澱相47
3.1.2晶界析出相及無沉澱析出帶47
3.1.3彌散粒子的作用48
3.1.4粗大金屬間化合物的作用49
3.1.5晶粒組織和織構50
3.2強度及其組織相關性51
3.2.1強化機理51
3.2.2強度與組織相關性的定量表徵54
3.3斷裂韌性及其組織相關性55
3.3.1高強鋁合金的基本斷裂方式56
3.3.2斷裂韌性與組織相關性的定量表徵57
3.4疲勞性能及其組織相關性59
3.4.1疲勞裂紋萌生61
3.4.2疲勞裂紋擴展63
3.5蠕變性能及其組織相關性65
3.5.1蠕變第一階段特徵65
3.5.2蠕變第二階段特徵66
3.6腐蝕性能及其組織相關性67
3.6.1電化學腐蝕67
3.6.2點蝕69
3.6.3晶間腐蝕71
3.6.4應力腐蝕73
3.6.5剝落腐蝕78
參考文獻81
第4章高強鋁合金材料製備加工技術基礎93
4.1高強鋁合金材料的淬火敏感性與殘餘應力94
4.1.1高強鋁合金淬火敏感性的評價方法95
4.1.2高強鋁合金淬火敏感性的影響因素99
4.1.3殘餘應力及其測算方法107
4.2高合金化大鑄錠的熔煉與鑄造114
4.2.1熔體在線淨化114
4.2.2多場調控鑄錠116
4.3鑄錠均勻化118
4.3.1均勻化對高強鋁合金組織和性能的影響119
4.3.2多級均勻化的作用機理119
4.4板材的軋輥錯位軋製120
4.4.1軋輥錯位異步軋製121
4.4.2非對稱軋製板材的宏/微觀特徵122
4.5高強鋁合金材料的固溶處理125
4.5.1固溶對高強鋁合金微觀組織和織構的影響125
4.5.2逐級升溫固溶對性能的影響130
4.6高強鋁合金厚截面材料的淬火131
4.6.1輥底爐淬火132
4.6.2淬火工藝數值模擬的原理和方法133
4.6.3鋁合金厚板的淬火殘餘應力138
4.7鋁合金厚板的預拉伸141
4.7.1板材預拉伸的變形特點141
4.7.2預拉伸消減內應力143
4.7.3預拉伸對高強鋁合金材料組織與性能的影響144
4.8高強鋁合金厚截面材料的時效146
4.8.1內態變量理論147
4.8.2等動力學假設148
4.8.3LSW理論及其等動力學處理149
4.9材料/構件的成形/成性一體化製備加工150
4.10高強鋁合金的熱處理狀態代號151
4.10.1T類細分狀態代號151
4.10.2消除應力狀態表示法152
4.10.3常見鋁合金熱處理狀態代號舉例153
參考文獻156
第5章7050鋁合金厚板的非均勻性及調控168
5.17050鋁合金厚板組織性能的非均勻性168
5.1.1多相組織168
5.1.2強度與韌性172
5.1.3厚向非均勻性173
5.1.4各向異性174
5.2鑄錠多級均勻化177
5.2.1均勻化過程合金組織結構的演變規律178
5.2.2均勻化對Al3Zr粒子析出的影響179
5.2.3均勻化對性能的影響180
5.3熱軋工藝181
5.3.1熱軋溫度對固溶後再結晶分數的影響182
5.3.2熱軋變形量對組織和性能的影響183
5.3.3軋製速率對組織和淬火敏感性的影響185
5.4逐級固溶190
5.4.1固溶工藝對多相組織的影響191
5.4.2固溶工藝對強度與韌性的影響196
參考文獻198
第6章7055鋁合金厚板的非均勻性及調控200
6.17055鋁合金厚板回歸再時效組織性能的非均勻性200
6.1.1析出微結構分佈特性201
6.1.2力學性能與電導率202
6.1.3組織性能非均勻性形成的機理203
6.2微量元素Zr對組織和性能的影響205
6.2.1微觀組織205
6.2.2拉伸力學性能207
6.2.3拉伸斷裂行為208
6.2.4晶間腐蝕性能211
6.3晶界析出相的回歸動力學行為213
6.3.1晶界相非等溫回歸模型的建立214
6.3.2晶界相的預測結果及其準確性217
6.3.3以晶界相表徵回歸程度的簡單性和合理性討論219
6.3.4非等溫回歸模型的意義221
6.4“積分時效”對綜合性能及其非均勻性的調控222
6.4.1研究材料及方法222
6.4.2升溫溫度場的回歸效應與非等溫回歸時間的關係223
6.4.3降溫溫度場的回歸效應與非等溫回歸時間的關係225
6.4.4升溫、降溫溫度場的優化匹配226
6.4.5“積分時效”對組織和性能及其高向均勻性的影響227
參考文獻230
第7章7085鋁合金厚板的非均勻性及調控232
7.1合金成分對7085鋁合金淬火敏感性影響232
7.1.1力學性能淬火敏感性233
7.1.2剝落腐蝕淬火敏感性240
7.2熱處理對厚板組織與性能均勻性的影響244
7.2.1厚板試樣的組織與力學性能245
7.2.2厚板試樣的剝落腐蝕性能259
參考文獻267
第8章2A19鋁合金材料組織與性能的調控269
8.12A19鋁合金的高溫預析出固溶處理270
8.1.1高溫預析出固溶處理原理與方法270
8.1.2T6態合金組織與性能274
8.1.3T8態合金組織與性能276
8.2淬火冷卻速率279
8.2.1微觀組織279
8.2.2力學性能、硬度及電導率284
8.2.3腐蝕性能284
8.3預變形289
8.3.1微觀組織289
8.3.2時效硬化行為296
8.3.3拉伸力學性能301
8.4斷續時效303
8.4.1斷續時效工藝對組織與力學性能的影響303
8.4.2合金中原子團簇的特性307
8.4.3斷續時效過程中原子團簇的形成與作用機理316
參考文獻319
第9章高強鋁合金材料的蠕變時效成形323
9.1高強鋁合金蠕變時效的基本規律323
9.1.1鋁合金單級蠕變時效宏/微觀特徵324
9.1.2鋁合金雙級蠕變時效宏/微觀特徵326
9.2鋁合金蠕變時效的應力位向效應329
9.2.1應力位向效應的特徵329
9.2.2坯料預處理對應力位向效應的影響330
9.3鋁合金蠕變時效形/性演化本構關係332
9.3.1單級蠕變時效本構模型332
9.3.2雙級蠕變時效本構模型336
9.3.3模型的驗證與應用339
9.4高強鋁合金壁板的蠕變時效成形實例344
9.4.1構件形/性要求344
9.4.2模擬件CAF試驗345
9.4.3構件CAF仿真347
9.4.4構件的CAF工藝實例352
參考文獻354