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日本神戶制鋼全球最高強(qiáng)度鋁合金7178航空航天鋁合金Weldalite鋁鋰合金噴射成型法(SprayForming)
神戶制鋼所最近開發(fā)出了拉伸強(qiáng)度達(dá)780MPa的全球最高強(qiáng)度的鋁合金。實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的關(guān)鍵是:在制造過程中使用了急冷凝固工藝之一的“噴射成型法(SprayForming)”。目前還處于直徑10mm×長度100mm的試制品階段,不過該公司的目標(biāo)是今后確定量產(chǎn)技術(shù),于2008年度作為賽車等特殊車輛及宇航設(shè)備等使用的高附加值材料投入使用。
噴射成型工藝的具體步驟如下。首先將熔融鋁合金的容器底部開一個(gè)小孔,把氮?dú)鈬娚涞綇男】桌锪鞒龅娜垡荷?,形成?xì)小的霧狀液滴。然后讓液滴在變冷凝固之前落到下面準(zhǔn)備好的工具板上,積聚凝固。由于金屬溶液一旦變成霧狀液滴便會(huì)迅速冷卻,因此可抑制偏析,實(shí)現(xiàn)材料組織的細(xì)微化和均一性。通過運(yùn)用噴射成型工藝,此次在鋁中以高濃度添加了有助于提高強(qiáng)度的的鋅、鎂及銅等合金元素,并實(shí)現(xiàn)了均一微細(xì)的材料組織。而原來的熔化/鑄造法則存在凝固時(shí)的偏析和材料組織的粗糙問題,因此這些合金元素的添加量自然會(huì)有限界。
此前已投入使用的鋁合金的最高強(qiáng)度方面,航天飛機(jī)外油箱使用的“Weldalite合金”為710MPa。因此,新開發(fā)的鋁合金的強(qiáng)度超過“Weldalite合金”約1成。另外,從比強(qiáng)度來看,與高強(qiáng)度鈦合金及馬氏體時(shí)效鋼相當(dāng),在金屬材料中屬最高等級(jí)。而且在加工性(延展性)方面,比如斷裂延伸率為14%,這一數(shù)值是Weldalite合金的約3倍,是高強(qiáng)度鈦合金及馬氏體時(shí)效鋼的1.4倍,非常出色。
神戶制鋼所從英國Osprey公司引進(jìn)噴射成型的基礎(chǔ)技術(shù)后,自主開發(fā)出了鋁合金制造技術(shù)。目前,KOBELCO科研正在利用該技術(shù)生產(chǎn)面向液晶面板布線膜的鋁合金靶材。
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