中国战略性新兴产业——新材料（新型合金材料——铝合金）_中国材料研究学会,黄伯云,韩雅芳,张新明等_9787113252274

中国战略性新兴产业新材料丛书是中国材料研究会组织编写的，被新闻出版广电总局批准为十二五国家重点出版物出版规划项目,并获2016年度国家出版基金资助。丛书共16分册，涵盖了新型功能材料、高性能结构材料、高性能纤维复合材料等16种重点发展材料。本分册为《新型合金材料铝合金》。本书较为系统地总结了有关高强铝合金发展现状与研究进展、成分工艺组织性能关联机理与方法、制备加工技术、典型铝合金牌号等方面的知识。其中，第1~4章主要论述了高强铝合金的发展现状与研究进展、技术原理与方法；第5~8章根据高强铝合金牌号论述几种铝合金厚板的制备加工技术；第9章作为铝合金材料/结构一体化发展的具体实例，介绍了蠕变时效成形在高强铝合金材料与构件成形方面的研究进展。全书针对关键基础科学和技术难题引用了大量的文献资料，突出了该领域的研究热点和发展趋势。本书内容系统、先进，可供新材料科研院所、高等院校、新材料产业界、政府相关部门、新材料中介咨询机构等领域的人员参考，尤其适合从事铝合金研发和工程化应用的科技人员参考，也可作为高校材料专业教材或参考书。

中国战略性新兴产业新材料丛书由中国材料学会组织编写，被新闻出版广电总局批准为十二五国家重点出版物出版规划项目，经国家出版基金管理委员会评审，获2016年度国家出版基金资助。根据国务院《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，新材料被列为我国战略性新兴产业之一。本丛书定位为：从战略性新兴产业的高度，着重论述该类新材料在国民经济和国防建设重大工程和项目中的地位和作用、技术基础、zui新研究成果、应用领域及发展前景。其特点体现一个新字，即在遵守国家有关保密规定的前提下论述当代新材料的zui先进的工艺和zui重要的性能。它代表当代全球新材料发展的主流，对实现可持续发展具有重要的现实意义和深远的指导意义。丛书共16分册，涵盖了新型功能材料、高性能结构材料、高性能纤维复合材料等16种重点发展材料。本分册为《新型合金材料铝合金》。从20世纪初至今，铝合金在航空航天、交通运输领域获得了广泛应用。百年以来，高强铝合金从成分、工艺、组织、性能和应用等多个方面不断创新，需求牵引、科技驱动，历经五代发展，满足了不同时代飞机和高端装备的发展要求。在现代装备高效、节能、环保发展趋势下，装备轻量化浪潮正扑面而来，作为高性价比的轻量化材料，铝合金科技与产业获得空前发展机遇。本书编著的目的是为从事铝合金相关材料与应用的科技工作者和高校师生提供一部较为系统的有关高强铝合金发展现状与研究进展、成分工艺组织性能关联机理与方法、制备加工技术（特别是大规格材料均匀性调控原理与工艺创新）、典型铝合金牌号等方面的著作，内容既具学术性、启发性，也兼顾实用性。全书由中南大学材料科学与工程学院张新明、邓运来编著。感谢国家重点基础研究发展计划（973计划）项目2005CB623700、2012CB619500，2011协同创新计划轻质高强有色金属材料与制造协同创新中心的支持！在本书撰写过程中，参考了不同时期的文献资料，在此，对本书引用的参考文献的作者表示衷心感谢！书中未注明的研究结果来自于编著者团队师生的研究工作总结（包括几十位研究生的学位论文），在此，向被书中引用研究结果的师生表示衷心感谢！课题组同事张勇、张劲、叶凌英、刘胜胆、唐建国、李赛毅为本书编著做了资料收集、整理、校订等工作，在此向他们表示感谢。限于时间和精力，疏漏之处在所难免，欢迎广大读者批评指正。编著者2018年8月

第1章高强铝合金的发展1
1.1第一代高静强度铝合金2
1.2第二、三、四代铝合金3
1.2.1第二代高强、耐蚀铝合金3
1.2.2第三代高强、高韧、耐热、低密度铝合金3
1.2.3第四代高强、高韧、耐蚀、耐损伤铝合金4
1.3第五代高综合性能铝合金4
1.3.1概述4
1.3.2铝-锌系铝合金6
1.3.3铝-铜系铝合金7
1.3.4铝-锂系铝合金8
1.4我国高强铝合金材料的发展8
参考文献9
第2章高强铝合金的时效析出微结构15
2.1时效析出的热力学原理15
2.1.1析出相形核16
2.1.2析出相长大17
2.2铝-铜系合金的时效微结构19
2.3铝-锌系合金的时效微结构25
2.4高强铝合金时效微结构的调控方法与原理27
2.4.1基本方法与原理27
2.4.2回归再时效30
2.4.3断续时效31
2.4.4微合金化34
参考文献38
第3章高强铝合金组织与性能的关系46
3.1高强铝合金的组织及其作用机理46
3.1.1基体沉淀相47
3.1.2晶界析出相及无沉淀析出带47
3.1.3弥散粒子的作用48
3.1.4粗大金属间化合物的作用49
3.1.5晶粒组织和织构50
3.2强度及其组织相关性51
3.2.1强化机理51
3.2.2强度与组织相关性的定量表征54
3.3断裂韧性及其组织相关性55
3.3.1高强铝合金的基本断裂方式56
3.3.2断裂韧性与组织相关性的定量表征57
3.4疲劳性能及其组织相关性59
3.4.1疲劳裂纹萌生61
3.4.2疲劳裂纹扩展63
3.5蠕变性能及其组织相关性65
3.5.1蠕变第一阶段特征65
3.5.2蠕变第二阶段特征66
3.6腐蚀性能及其组织相关性67
3.6.1电化学腐蚀67
3.6.2点蚀69
3.6.3晶间腐蚀71
3.6.4应力腐蚀73
3.6.5剥落腐蚀78
参考文献81
第4章高强铝合金材料制备加工技术基础93
4.1高强铝合金材料的淬火敏感性与残余应力94
4.1.1高强铝合金淬火敏感性的评价方法95
4.1.2高强铝合金淬火敏感性的影响因素99
4.1.3残余应力及其测算方法107
4.2高合金化大铸锭的熔炼与铸造114
4.2.1熔体在线净化114
4.2.2多场调控铸锭116
4.3铸锭均匀化118
4.3.1均匀化对高强铝合金组织和性能的影响119
4.3.2多级均匀化的作用机理119
4.4板材的轧辊错位轧制120
4.4.1轧辊错位异步轧制121
4.4.2非对称轧制板材的宏/微观特征122
4.5高强铝合金材料的固溶处理125
4.5.1固溶对高强铝合金微观组织和织构的影响125
4.5.2逐级升温固溶对性能的影响130
4.6高强铝合金厚截面材料的淬火131
4.6.1辊底炉淬火132
4.6.2淬火工艺数值模拟的原理和方法133
4.6.3铝合金厚板的淬火残余应力138
4.7铝合金厚板的预拉伸141
4.7.1板材预拉伸的变形特点141
4.7.2预拉伸消减内应力143
4.7.3预拉伸对高强铝合金材料组织与性能的影响144
4.8高强铝合金厚截面材料的时效146
4.8.1内态变量理论147
4.8.2等动力学假设148
4.8.3LSW理论及其等动力学处理149
4.9材料/构件的成形/成性一体化制备加工150
4.10高强铝合金的热处理状态代号151
4.10.1T类细分状态代号151
4.10.2消除应力状态表示法152
4.10.3常见铝合金热处理状态代号举例153
参考文献156
第5章7050铝合金厚板的非均匀性及调控168
5.17050铝合金厚板组织性能的非均匀性168
5.1.1多相组织168
5.1.2强度与韧性172
5.1.3厚向非均匀性173
5.1.4各向异性174
5.2铸锭多级均匀化177
5.2.1均匀化过程合金组织结构的演变规律178
5.2.2均匀化对Al3Zr粒子析出的影响179
5.2.3均匀化对性能的影响180
5.3热轧工艺181
5.3.1热轧温度对固溶后再结晶分数的影响182
5.3.2热轧变形量对组织和性能的影响183
5.3.3轧制速率对组织和淬火敏感性的影响185
5.4逐级固溶190
5.4.1固溶工艺对多相组织的影响191
5.4.2固溶工艺对强度与韧性的影响196
参考文献198
第6章7055铝合金厚板的非均匀性及调控200
6.17055铝合金厚板回归再时效组织性能的非均匀性200
6.1.1析出微结构分布特性201
6.1.2力学性能与电导率202
6.1.3组织性能非均匀性形成的机理203
6.2微量元素Zr对组织和性能的影响205
6.2.1微观组织205
6.2.2拉伸力学性能207
6.2.3拉伸断裂行为208
6.2.4晶间腐蚀性能211
6.3晶界析出相的回归动力学行为213
6.3.1晶界相非等温回归模型的建立214
6.3.2晶界相的预测结果及其准确性217
6.3.3以晶界相表征回归程度的简单性和合理性讨论219
6.3.4非等温回归模型的意义221
6.4积分时效对综合性能及其非均匀性的调控222
6.4.1研究材料及方法222
6.4.2升温温度场的回归效应与非等温回归时间的关系223
6.4.3降温温度场的回归效应与非等温回归时间的关系225
6.4.4升温、降温温度场的优化匹配226
6.4.5积分时效对组织和性能及其高向均匀性的影响227
参考文献230
第7章7085铝合金厚板的非均匀性及调控232
7.1合金成分对7085铝合金淬火敏感性影响232
7.1.1力学性能淬火敏感性233
7.1.2剥落腐蚀淬火敏感性240
7.2热处理对厚板组织与性能均匀性的影响244
7.2.1厚板试样的组织与力学性能245
7.2.2厚板试样的剥落腐蚀性能259
参考文献267
第8章2A19铝合金材料组织与性能的调控269
8.12A19铝合金的高温预析出固溶处理270
8.1.1高温预析出固溶处理原理与方法270
8.1.2T6态合金组织与性能274
8.1.3T8态合金组织与性能276
8.2淬火冷却速率279
8.2.1微观组织279
8.2.2力学性能、硬度及电导率284
8.2.3腐蚀性能284
8.3预变形289
8.3.1微观组织289
8.3.2时效硬化行为296
8.3.3拉伸力学性能301
8.4断续时效303
8.4.1断续时效工艺对组织与力学性能的影响303
8.4.2合金中原子团簇的特性307
8.4.3断续时效过程中原子团簇的形成与作用机理316
参考文献319
第9章高强铝合金材料的蠕变时效成形323
9.1高强铝合金蠕变时效的基本规律323
9.1.1铝合金单级蠕变时效宏/微观特征324
9.1.2铝合金双级蠕变时效宏/微观特征326
9.2铝合金蠕变时效的应力位向效应329
9.2.1应力位向效应的特征329
9.2.2坯料预处理对应力位向效应的影响330
9.3铝合金蠕变时效形/性演化本构关系332
9.3.1单级蠕变时效本构模型332
9.3.2双级蠕变时效本构模型336
9.3.3模型的验证与应用339
9.4高强铝合金壁板的蠕变时效成形实例344
9.4.1构件形/性要求344
9.4.2模拟件CAF试验345
9.4.3构件CAF仿真347
9.4.4构件的CAF工艺实例352
参考文献354

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