低密度高强可焊铝合金的开发设计思路及展望

李冠娜, 王俊红, 常朗, 商梦瑶, 丁海波, 张济山, 宋西平（北京科技大学 新金属材料全国重点实验室）

摘要: 随着航空航天和交通运输等领域对材料轻量化与高性能的迫切需求, 低密度高强可焊铝合金逐渐成为研究热点。传统高强铝合金虽然在强度和耐蚀性方面表现优异, 但普遍存在密度较高、焊接性能差的问题。因此, 探索兼具低密度、高强度和优良焊接性的铝合金体系, 成为当前铝合金研究与应用的关键课题。针对这一需求, 基于合金成分调控、组织及相结构优化以及与先进的焊接工艺相结合的方法路径, 提出了低密度高强可焊铝合金的开发设计思路与发展展望。在合金成分方面, 通过大幅度提高低密度Mg 元素含量来降低整体合金密度。在组织及相结构方面, 通过加入Zn 元素形成T-Mg32(Al,Zn)49 相来抑制低密度高强可焊铝合金中有害β-Al3 Mg2 相出现, 同时形成的T-Mg32(Al, Zn)49 相弥散细小, 不仅可以细化组织, 还可以进一步提高基体强度。在焊接工艺方面, 通过采用搅拌摩擦焊这类先进的加工技术, 可以解决低密度高强可焊铝合金的焊接问题。除此之外, 对低密度高强可焊铝合金中应力腐蚀开裂敏感性问题进行了分析并提出了合理的解决方案, 以实现低密度高强可焊铝合金的密度、强度、焊接性和耐蚀性的全面平衡, 进而推动其在高端装备制造领域的工程化应用。

关键词: 低密度; 铝合金; 设计思路; 高强可焊; 发展展望