轻合金技术新进展

轻合金技术新进展铝、镁、钛等金属的密度小，分别为2.7g/cm3、1.7g/cm3、和4.5g/cm3、，因此，这几种金属通常被称为轻金属，其相应的铝合金、镁合金、钛合金则称为轻合金1,2］。铝合金具有比重小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门，是轻合金中应用最广、用量最多的合金［3〜5］。镁合金具有比重小，比强度、比刚度高，阻尼性、切削加工性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定，资源丰富，易回收，无污染等优点，因此，在汽车工业、通信电子工业和航空航天工业等领域正得到日益广泛的应用，近年来全世界镁合金产量的年增长率高达20%,显示出了极为广泛的应用前景［1,15］。钛合金比重小、耐蚀性好、耐热性高、比刚度和比强度高，是航天航空、石油化工、生物医学等领域的理想材料；同时，钛的无磁性、钛铌合金的超导性、钛铁合金的储氢能力等特性，使得钛合金在尖端科学和高技术方面发挥着重要作用［1,32］。本文简要综述目前国内外在轻合金方面的研究开发、应用现状及最新进展，分析了我国在轻合金材料发展及其应用方面存在的问题，提出了今后一段时间我国在轻合金材料研究、开发与应用方面的对策。一、铝合金.铝合金的发展铝合金是一种较年轻的金属材料，在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝材的需求量骤减，铝工业界便着手开发民用铝合金，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。现在，铝材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成为第二大金属材料。铝材应用的迅速发展是世界铝工业界不断开发新的铝合金材料的结果［3〜5］。表1列出了铝合金的特性及主要应用领域［2］。袅1有包盒的特性旗生宴应届领破《擅胴冏省府号

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研究发现，微量Ag（〜0.1at.%）可促进所有含Mg铝合金的时效强化。由此开发出的典型合金有Al-4Cu-0.3Mg-0.4Ag和Al-6.3Cu-0.4Mg-0.4Ag-0.3Mn-0.2Zr。与其他2000系合金相比，前者具有优良的蠕变性能；后者既具有较高的室温强度，又提高了高温和蠕变性能［1］。最近，法国也发明了一种高蠕变强度的含Ag铝合金（芙国专利No.5738735）［12］。（2）Al-Zn-Mg-（Cu）合金系（7000）。对于7000系合金，长期困扰的问题是7079-T6和7075-T6等合金抗应力腐蚀开裂性差，为此开发了T73热处理工艺。T73热处理对防止应力腐蚀很有效，但与T6处理相比，材料强度降低了15%［1］。 因此，很多研究都围绕着如何既获得T6的强度又具有T73的抗应力腐蚀性能。通过调整成分和工艺，出现了7049、7050、7150和7033等合金；添加Zr代替Cr,开发了7010和7012合金；在T73之前对合金进行热变形；采用T77处理工艺的合金，如7055-T7751,用于B-777客机以承受压缩载荷为主的上机翼翼面，使其重量减少了635kg［1,6,10］；英国开发、1999年6月在美国注册的7034合金，则具有优秀的损伤容限［1引。3)Al-Li合金系。铝锂合金作为一种低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度的铝合金，在航空航天领域显示出了广阔的应用前景。例如，美国1998年用2195铝锂合金代替2219合金，制造奋进号航天飞机的液氢液氧外推进剂贮箱，减轻重量约3500kg,获得巨大效益［6〜8］。按时间顺序和性能特点可将铝锤合金划分为三代。第一代以1957年美国Alcoa公司研究成功的2020合金为代表，但其塑韧性水乎太低。第二代为20世纪70〜80年代发展起来的铝锂合金，其中具有代表性的合金有.苏联的1420,美国的2090,英国的8090和8091,法国的2091等，这些合金具有密度低、弹性模量高等优点，都已获得了一定的应用，其中1420是目前最为成熟的铝锂合金［8,11］。进入20世纪90年代以后，人们针对第二代铝锂合金本身存在的各向异性、不可焊、塑韧性及强度水平较低等问题，开发出了一些具有特殊优势的第三代新型铝锂合金。如高强可焊的1460和Weldalite系列合金，低各向异性的AF/C489和AF/C458台金，高韧的2097和2197合金，高抗疲劳裂纹的C-155合金，及经特殊真空的XT系列合金，超轻的8024Al-Li_zr合金(1999年注册)等［10,13］。其中对高强可焊合金和低各向异性合金的研究最多，是第三代铝锂合金的发展方向。表2为第三代主要铝锂合金的典型性能［8,13］。*1一臂第三代新兴锯狸合命的照出惟晶言金的Friwp.L即3陈im峰冷博检出河端我中%由1吐1UU9排任棒Hn_7L4sa3W5桥小垄Hiu版日由笥口市7肃r“例口阖问城打1I2.I插,好材低尚，踮斗厅撕1■界版蕊雨循AIM/胜痔—案猴向惧短匕33=6灯收出|土丁5耳版”横向54417f8.9(4)铸造铝合金。开发能够替代部分变形铝合金的高强韧铸造铝合金可以缩短制造周期，降低成本。国外最著名的高强韧铸造铝合金有法国的A-U5GT,美国的201.0,这些合金都具有很好的力学性能。我国的ZL205A，抗拉强度为510MPa，延伸率可达13%。最近；北京航空材料研究院研制出一种与ZL205A成分相近、韧性特别好的铸造铝合金，其延伸率达19%〜23%,冲击韧性为ak181〜304kJ/m2［9］。近年来，铸造铝基复合材料发展较为迅速，例如，铸造Al-Si基SiC颗粒增强复合材料，提高了合金的性能，尤其是刚性和耐磨性，并已应用到航空、航天、汽车等领域。此外，-些新型的具有特种功能的铸造铝合金材料也处于研究应用阶段。（5）快速凝固/粉末冶金铝合金和喷射沉积铝合金。在快速凝固/粉末冶金（RS/PM）铝合金方面，国内外已出现了几种典型的合金，如高强耐蚀的Al-Zn_Mg_Cu（7090、7091和X7093）系铝合金，耐热的Al-Fe（8009、X8019和LG5）、Al-Cr.和Al-Ti系铝合金，低密度高模量的Al-Li-Cu-Mg-Zr铝合金，高硅耐磨铝合金等［3］。近几年来，喷射沉积铝合金工艺受到英国、法国、瑞士和日本等国家的高度重已用于生产2000系、7000系、AL-Li系、AL-Si系等合金，碳化硅颗粒增强铝合金复合材料［3］。（6）其他新型铝合金及技术。其他近年来发展成功或正在研制的具有发展前景的新型铝合金及技术如表3所示［13］.霾3其他近年来拄原贱昉或正在研制的新型铝吉金及技术lh至书会片琼或哗芍酢a员国耐於也瞅高诵5.，年费现怡承Kil由在优.&F使四用皂但呼黑日本见春「-前0麻速切刖稻受元帽CF-M为N-Cf出求凶乐的他切比介仝无招矍国”利：％一58】丽加:口士.UL-&•叫唐芸丽fll讴国^利：也s巧nr?潞日军琳行叁他听电口愧帆JB低尚下期I荚调我以梃山鼻麻介和闺长陶士宿珞迎场空款天.酣黔邙斛母啮金靠PC贤何犯肥系融■曲爹丽性小仲■H不W*磁侪压电脚树离强度H旗工M晶酗售台t周息HUB的由齿曲“本a-Za的4%域而可心复史氏就健帔录弑船也吃哥翻磨耳端讥乐甄踪理明七列爵EE孤毒的出全脸y成形件却小金再兴累比切!杜学二、镁合金.镁合金的发展镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1%。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中90%以上是压铸件［14］。限制镁合金广泛应用的主要问题是：由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，因此，镁合金的生产难度很大；镁合金的生产技术还不成熟和完善，特别是镁合金成形技术有待进一步发展；镁合金的耐蚀性较差；现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，限制了镁合金在高温(150〜350℃)场合的应用；镁合金的常温力学性能，特别是强度和塑韧性有待进一步提高；镁合金的合金系列相对很少，变形镁合金的研究开发严重滞后，不能适应不同应用场合的要求［14-19］。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系(Az)、Mg-Al-Mn系(AM)和Mg-Al-Si-Mn系(As)、Mg-Al-RE系(AE),Mg-Zn-Zrn(ZK)、Mg-Zn-RE系(zE)等合金。常用铸造镁合金的牌号及性能见表4［2,14］。表5为常见变形镁合金的化学成分及基本特性［2,20］。我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域，我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面，我国的原镁质量差，镁合金锭的质量也不尽如人意，出口缺乏竞争力，作为结构材料应用来玉段范登格法含金盟幸俎分及基本将出或」堂用毡逅慢合金的性依机拉强四口，aWFi.lflW帝也性用制*件"||止riJiT'ijji4UA.XII心D-.P将4MIK交村史籍，.Rn来玉段范登格法含金盟幸俎分及基本将出或」堂用毡逅慢合金的性依机拉强四口，aWFi.lflW帝也性用制*件"||止riJiT'ijji4UA.XII心D-.P将4MIK交村史籍，.RnLANI为黄比盯〔地LI仆立1，口b-rwiWtfe.Mra事事迎hetanittF鬲我也-1^ 甲汴，帆•训■卜用M件好14地置］禺修厦S(星产乳仃我立计也好11X11LL.”T的镁在国内的消耗量又很少，只能作为初级原料低价出口，属典型的资源出口型工业，目前，国内的镁冶金企业大都处于亏损或面临倒闭；另一方面，我国对镁合金的研究和应用更显薄弱。因此，如何利用我国的镁资源优势，将镁的资源优势转变为技术、经济优势，促进国民经济发展、增强我国镁衍业的国际竞争力，是摆在我们面前的迫切任务［24］。.镁合金的新进展（1）耐热镁合金。耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一，当温度升高时，它的强度和抗蠕变性能大幅度下降，使它难以作为关键零件（如发动机零件）材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。己开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si）。稀土是用来提高镁合金耐热性能的重要元素。含稀土的镁合金QE22和WE54具有与铝合金相当的高温强度，但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍［18］。Mg-Al-Si（AS）系合金是德国大众汽车公司开发的压铸镁合金。175℃时，AS41合金的蠕变强度明显高于AZ91和AM60合金。但是，AS系镁合金由于在凝固过程中会形成粗大的汉字状Mg2Si相，损害了铸造性能和机械性能。研究发现，微量Ca的添加能够改善汉字状Mg2si相的形态，细化Mg2si颗粒，握高AS系列镁合金的组织和性能［18］。从20世纪80年代以来，国外致力于利用C来提高镁合金的高温抗拉强度和蠕变性能。最近美国开发的ZAC8506（Mg-8Zn-5Al-0.6Ca）,以及加拿大研究的Mg-5Al-0.8Ca等镁合金，其抗拉强度和蠕变性能都较好。2001年，日本东北大学井上明久等采用快速凝固法制成的具有100〜200nm晶粒尺寸的高强镁合金Mg-2at%Y-1at%Zn,其强度为超级铝合金的3倍，还具有超塑性、高耐热性和高耐蚀性。（2）耐蚀镁合金。镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决：①严格限制镁合金中的Fe、Cu、Ni等杂质元素的含量。例如，高纯AZ91HP镁合金在盐雾试验中的耐蚀性大约是AZ91C的100倍，超过了压铸铝合金A380,比低碳钢还好得多。②对镁合金进行表面处理。根据不同的耐蚀性要求，可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。例如，经化学镀的镁合金，其耐蚀性超过了不锈钢⑵。（3）阻燃镁合金。镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烷。实践证明，熔剂保护法和SF6、SO2、CO2、Ar等气体保护法是行之有效的阻燃方法，但它们在应用中会产生严重的环境污染，并使得合金性能降低，设备投资增大。纯镁中加钙能够大大提高镁液的抗氧化燃烧能力，但是由于添加大量钙会严重恶化镁合金的机械性能，使这一方法无法应用于生产实践。铰可以阻止镁合金进一步氧化，但是铰含量过高时，会引起晶粒粗化和增大热裂倾向。最近，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心通过同时加人几种元素，开发了一种阻燃性能和力学性能均良好的轿车用阻燃镁合金，成功地进行了轿车变速箱壳盖的工业试验，并生产出了手机壳体、MP3壳体等电子产品外壳［15］。（4）高强高韧镁合金。现有镁合金的常温强度和塑韧性均有待进一步提高。在Mg-Zn和Mg-Y合金中加人Ca、Zr可显著细化晶粒，提高其抗拉强度和屈服强度［1］；加人Ag和Th能够提高Mg-RE-Zr合金的力学性能，如含Ag的QE22A合金具有高室温拉伸性能和抗蠕变性能，已广泛用作飞机、导弹的优质铸件；通过快速凝固粉末冶金、高挤压比及等通道角挤（ECAE）等方法，可使镁合金的晶粒处理得很细，从而获得高强度、高塑性甚至超塑性［16,19］。（5）变形镁合金。虽然目前铸造镁合金产品用量大于变形镁合金，但经变形的镁合金材料可获得更高的强度，更好的延展性及更多样化的力学性能，可以满足不同场合结构件的使用要求。因此，开发变形合金，是其未来更长远的发展趋势［20］。新型变形镁合金及其成型工艺的开发，已受到国内外材料工作者的高度重视。美国成功研制了各种系列的变形镁合金产品，如通过挤压十热处理后的ZK60高强变形镁合金，其强度及断裂韧性可相当于时效状态的A17075或A17475合金，而采用快速凝固(RS)+粉末冶金(PM)+热挤压工艺开发的Mg-Al-Zn系EA55RS变形镁合金，成为迄今报道的性能最佳的镁合金，其性能不但大大超过常规镁合金，比强度甚至超过7075铝合金，且具有超塑性(300℃,436%),腐蚀速率与2024-T6铝合金相当，还可同时加人SiCp等增强相，成为先进镁合金材料的典范。日本1999年开发出超高强度的IMMg-Y系变形镁合金材料，以及可以冷压加工的镁合金板材。英国开发出Mg-Al-B挤压镁合金，用于Magnox核反应堆燃料罐。以色列最近也研制出用于航天飞行器上的兼具优良力学性能和耐蚀性能的变形镁合金，法国和俄罗斯开发了鱼雷动力源变形镁合金阳极薄板材料。(6)镁合金成形技术。镁合金成形分为变形和铸造两种方法［21,22］,当前主要使用铸造成形工艺。压铸是应用最广的镁合金成形方法。近年来发展起来的镁合金压铸新技术有真空压铸和充氧压铸，前者已成功生产出AM60B镁合金汽车轮毅和方向盘，后者也己开始用于生产汽车上的镁合金零件。镁合金半固态触变铸造(Thixo-Molding)成形新技术，近年来受到美国、日本和加拿大等国家的重视。与传统的压铸相比，触变铸造法无需熔炼、浇注及气体保护，生产过程更加清洁、安全和节能。目前已研制出镁合金半固态触变铸造用压铸机，到1998年底，全世界已有超过100台机器投人运行，约有40种标准镁合金半固态产品用于汽车、电子和其他消费品。但相对来说，半固态铸造镁合金材料的选择性小，目前应用的只有AZ91D合金，需要进一步发展适用于半固态铸造的镁合金系。其他正在发展的镁合金铸造成形新技术有镁合金消失模铸造、挤压铸造一低压铸造结合法、挤压铸造-流变铸造结合法和真空倾转法差压铸造等。三、钛合金1.钛合金的发展钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到锨合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75%〜85%。其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。20世纪50〜60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600〜650℃。A2(Ti3Al)和r(TiAl)基合金的出现，使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端(风扇和压气机)向发动机的热端(涡轮)方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。另外，20世纪70年代以来，还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金，并在工程上获得日益广泛的应用。目前，世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有20〜30种，如Ti-6A1-4V、Ti-5A1-2.5Sn、Ti-2A1-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等［2,4］。钛合金可以分为&、&+8、8型合金及钛铝金属间化合物(TixAl,此处x=1)四类。表6列出了四类典型钛合金及特点［2,4］。青木典型教舍金且特点其期起甲舍大_, ffliscrt・酰,圻底忤施打.归转化齐।域瑛强度及品口十H4Y国制性甲L吁信必再注他・M科.砧—件曾"Ti-lkj-SMa-St3AI况此国.作如同甥.也慝jj科.可岫佗及用火唔牲口瓦[i,u i-f)生圉触理叫小一利福毗*1*武既点t瞿2.钛合金的新进展近年来，各国正在开发低成本和高性能的新型钛合金，努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域阳。国内外钛合金材料的研究新进展主要体现在以下几方面。(1)高温钛合金。世界上第一个研制成功的高温钛合金是Ti-6Al-4V,使用温度为300-350℃。随后相继研制出使用温度达400℃的IMI550、BT3-1等合金，以及使用温度为450〜500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地应用在军用和民用飞机发动机中的新型高温钛合金有.英国的IMI829、IMI834合金；美国的Ti-1100合金；俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。表7为部分国家新型高温钛合金的最高使用温度［26］。潘T都廿国事新剪都益法合金的量海粒再混度同*3 4便时七T,办I5圻丈TVAAli$$4U..IM，，江门；31450)WXlfri3.3格，必■ik*L.『Ln』用d1..(MJV.]|iJftl工.5*IZrIJ.mulMi-U理淞■ftT『5AH国心IM靡r|NrQ5*0.»(；4M根如 _tnTq%片11.5Sii4,Zr0.7*Mijr 25S(urjiY)8Hq誓LYIIr4.^Al妒ri"口 5fnnfa)aa T-ms, 41rhS5)550-制中14 MJO近几年国外把采用快速凝固/粉末冶金技术、纤维或颗粒增强复合材料研制钛合金作为高温钛合金的发展方向，使钛合金的使用温度可提高到650c以上［1,27,29,31］。美国麦道公司采用快速凝固/粉末冶金技术戚功地研制出一种高纯度、高致密性钛合金，在760℃下其强度相当于目前室温下使用的钛合金强度［26］。(2)钛铝化合物为基的钛合金。与一般钛合金相比，钛铝化合物为基钠Ti3Al(a2)和TiAl(Y)金属间化合物的最大优点是高温性能好(最高使用温度分别为816和982℃)、抗氧化能力强、抗蠕变性能好和重量轻(密度仅为银基高温合金的1/2),这些优点使其成为未来航空发动机及飞机结构件最具竞争力的材料［26］。目前，已有两个Ti3Al为基的钛合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美国开始批量生产。其他近年来发展的Ti3Al为基的钛合金有Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等［29］。TiAl(Y)为基的钛合金受关注的成分范围为Ti-(46-52)Al-(1-10)M(at.%),此处M为v、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo和W中的至少一种元素。最近，TiAl3为基的钛合金开始引起注意，如Ti-65Al-10Ni合金［1］。(3)高强高韧8型钛合金。8型钛合金最早是20世纪50年代中期由美国Crucible公司研制出的B120VCA合金(Ti-13v-11Cr-3Al)。B型钛合金具有良好的冷热加工性能，易锻造，可轧制、焊接，可通过固溶-时效处理获得较高的机械性能、良好的环境抗力及强度与断裂韧性的很好配合。新型高强高韧8型钛合金最具代表性的有以下几种［26,30］:Ti1023(Ti-10v-2Fe-#al),该合金与飞机结构件中常用的30CrMnSiA高强度结构钢性能相当，具有优异的锻造性能；Ti153(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn),该合金冷加工性能比工业纯钛还好，时效后的室温抗拉强度可达1000MPa以上；B21S(Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si),该合金是由美国钛金属公司Timet分部研制的一种新型抗氧化、超高强钛合金，具有良好的抗氧化性能，冷热加工性能优良，可制成厚度为0.064mm的箔材；日本钢管公司(NKK)研制成功的SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)钛合金，该合金强度高，超塑性延伸率高达2000%,且超塑成形温度比Ti-6Al-4V低140℃,可取代Ti-6Al-4V合金用超塑成型-扩散连接(SPF/DB)技术制造各种航空航天构件；俄罗斯研制出的BT-22(TI-5V-5Mo-1Cr-5Al),其抗拉强度可达1105MPA以上(4)阻燃钛合金。常规钛合金在特定的条件下有燃烷的倾向，这在很大程度上限制了其应用。针对这种情况，各国都展开了对阻燃钛合金的研究并取得一定突破。羌国研制出的Alloyc(也称为Ti-1720),名义成分为50Ti-35v-15Cr(质量分数)，是一种对持续燃烧不敏感的阻燃钛合金，己用于F119发动机。BTT-1和BTT-3为俄罗斯研制的阻燃钛合金，均为Ti-Cu-Al系合金，具有相当好的热变形工艺性能，可用其制成复杂的零件［26］。(5)医用钛合金。钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性，是非常理想的医用金属材料，可用作植人人体的植人物等。目前，在医学领域中广泛使用的仍是Ti-6Al-4vELI合金。但后者会析出极微量的钒和铝离子，降低了其细胞适应性且有可能对人体造成危害，这一问题早已引起医学界的广泛关注。羌国早在20世纪80年代中期便开始研制无铝、无钒、具有生物相容性的钛合金，将其用于矫形术。日本、英国等也在该方面做了大量的研究工作，并取得一些新的进展。例如，日本已开发出一系列具有优良生物相容性的a+B钛合金，包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20〜0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20,这些合金的腐蚀强度、疲劳强度和抗腐蚀性能均优于Ti-6Al-4vELI。与a+B钛合金相比，B钛合金具有更高的强度水乎，以及更好的切口性能和韧性，更适于作为植入物植入人体。在美国，已有5种B钛合金被推荐至医学领域，即TMZFTM(TI-12Mo-AZr-2Fe)、Ti-13Nb-13Zr、Timetal21SRx(TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si)、Tiadyne1610(Ti-16Nb-9.5Hf)和Ti-15Mo。估计在不久的将来，此类具有高强度、低弹性模量以及优异成形性和抗腐蚀性能的庐钛合金很有可能取代目前医学领域中广泛使用的Ti-6Al-4VELI合金［28,32］。四、我国的对策与先进国家相比，我国在轻合金研究、开发和应用等方面还存在很大差距，主要表现在:(1)原材料质量低，冶金质量不稳定；合金品种少，规格不全。(2)材料水平较低，实际应用量少，应用范围较窄。例如，虽然我国是镁资源大国，但高附加值终端产品开发应用远远落后于发达国家，目前只有上海桑塔纳变速箱壳体使用镁压铸件，年用量不足400t［24］；国外600℃高温钛合金，强度级别为1300MPa的超高强度钛合金及阻燃钛合金等已进人应用阶段，而我国仍处在研究阶剧［27］。(3)产业化水平低，与轻合金应用相关配套的技术研究进展缓慢，进人工程化尤其困难。往往研制期间的质量可以达到国外同类材料的水平，但转人批量生产的质量就不稳定。很多研制项目在实验条件下研究成功后，就束之高阁，而不再进行中试及工业应用试验。(4)企业的规模经济效益低，不良品损失高，能耗物耗高，产品成本居高不下，缺乏竞争能力。全世界轻合金材料的发展态势表明，21世纪初轻合金材料的发展及其产业化，将在更广泛、更高层次上取得新的重大突破，并将对一个国家的经济实力和综合国力产生日益深刻的影响［33,34］。为使我国的轻合金研究、开发和应用等方面的水平尽快赶上世界先进水平，努力使轻合金材料服务于国防和民用领域，迎接中国加入WTO带来的机遇和挑战，特此建议：(1)尽快将“轻合金研究、开发和应用”作为国家重大科技攻关项目列人计划，加大投入力度，给予重点支持。(2)在项目的目标和内容设置上，要突出重点，提倡基础研究与科技开发相结合，以产业化发展为主耍目标，同时开展相关的配套技术研究，重点突破或完善有关工艺技术，使基础研究的成果能真正转化为生产力。例如，对镁合金，可以选择镁行业最为活跃的压铸领域，以汽车、电子、通信等领域典型产品为切人点，突破镁合金产品开发与生产过程中的熔铸、成型、表面处理和废品回收等关键技术。(3)建设规模较大、现代化的原材料生产基地，整顿国内小炼厂、小加工厂，以提高资源利用率，减少环境污染，保证产品质量，并消除无序竞争。(4)充分发挥传统材料的应用潜力；完善、改进已经研制的新材料；探索和研究综合性能更好的新型材料，提倡独创性和自主性，努力形成适合我国国情的轻合金材料体系。(5)充分利用现有优势力量与设施(如国家重点实验室、工程研究中心等)，促进国内高校、研究机构开展跨部门、跨地区、跨学科的联合。开展深人的研究与应用前期开发工作，培养、锻炼一支高水平精干队伍。针对所需耍解决的问题，向全国招标，以使做出具有自主知识产权的创新成果。(6)在组织管理与实施过程中，要采取灵活有效的运行机制与措施，建议组建高效的协凋指导小组，配合决策机构实施项目管理。(7)广泛开展国际合作，提高产品应用的起步水平，实现跨越式发展目标。例如，德国在汽车压铸件的理论研究和应用方面、日本在表面处理与涂装技术方面、美国在军事领域和汽车行业均具有世界一流水平的先进技术，可以组织国内对口单位开展多种形式的合作，缩短差距.五、结语将我国的镁铝钛资源优势转化为产业优势和经济优势，是造福子孙后代、利国利民的一件大事，是关系到国家长远战略利益的一项重大工作。由于它涉及目标有近期、中长期，技术领域多，必须由科技部牵头，统筹规划，从资源有效利用到深加工高附加值产品的系统开发；从关键制造技术与装备的突破到推广应用；从军工领域到民用领域；从合金性能的提高到各种应用技术的研究，全面系统地制订一个目标，创造出自己的具有世界先进水乎的轻合金材料体系，实现轻合金材料领域的跨越式发展.hjeIx「FuUi”'Zfii播**号9」EFE福诬利I£怅本球岁,ttititi"iiclfrrnK-tfi“1MWHHMME'期与・学'寻看如鼻力丁*粒物尊上孚碑野必笈力4•《1耳用IH1也，--卜"i->ieisw.i-WiJHft*哪儿相兄n%rtid曰我"国小擀融印羽期官■母霞KEI巾!।帘iUftl«l 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