本書全面系統(tǒng)地論述了鋁鋰合金的知識(shí)和發(fā)展?fàn)顩r,其內(nèi)容聚焦于第二代和第三代鋁鋰合金。全書分為5個(gè)部分,介紹了鋁鋰合金發(fā)展歷史、物理冶金技術(shù)、制備工藝、力學(xué)行為和鋁鋰合金的應(yīng)用等,為鋁鋰合金提供了大量信息,并對(duì)第三代鋁鋰合金及新型鋁鋰合金的發(fā)展進(jìn)行了的展望。
鋁鋰(Al-Li)合金的歷史可以追溯到20世紀(jì)20年代,但只是到了90年代,對(duì)于這些合金的基礎(chǔ)性理解才趨于成熟,并使得具有優(yōu)異的工程性能組合的鋁鋰合金家族(系列)得到了發(fā)展。這些就是所說(shuō)的第三代鋁鋰合金。為了與業(yè)已在航空航天結(jié)構(gòu)“高技術(shù)”領(lǐng)域已經(jīng)成熟應(yīng)用的傳統(tǒng)鋁合金和碳纖維復(fù)合材料競(jìng)爭(zhēng),這些鋁鋰合金需要具有優(yōu)異的綜合性能。
本書全面闡述了關(guān)于鋁鋰合金的知識(shí)和發(fā)展?fàn)顩r,其內(nèi)容聚焦于第二代和第三代(鋁鋰)合金。從工程性能的角度看,第二代鋁鋰合金基本上是失敗的,但是從20世紀(jì)70—80年代對(duì)它們的研發(fā)中所得到的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于第三代鋁鋰合金方向的確定和成功研制則是非常重要的。
原版序
對(duì)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件的需求是長(zhǎng)期存在的,特別是在航空航天應(yīng)用中。鋰是最輕的金屬元素,因此作為鋁合金中的一個(gè)合金化元素,為航空航天主要輕合金結(jié)構(gòu)材料的鋁合金提供了重要優(yōu)勢(shì)。每加入一個(gè)單位的鋰,就能使得鋁合金的密度降低約3%,彈性模量則提高約6%。它不但能改進(jìn)鋁合金的高周疲勞性能和疲勞裂紋擴(kuò)展抗力,對(duì)拉伸強(qiáng)度的提高也有貢獻(xiàn)。鋁鋰合金在低溫下的強(qiáng)度-斷裂韌性綜合性能也具有優(yōu)勢(shì)。然而在實(shí)際中要使得上述優(yōu)勢(shì)成為現(xiàn)實(shí),則面臨著諸多挑戰(zhàn)。作為一種堿金屬,鋰是高度活性的,并且會(huì)損害與其接觸的任何表面,所以鋁鋰合金制品的制造必須采用創(chuàng)新的熔煉和鑄造技術(shù)。而且鋁鋰合金需要嚴(yán)格的成分控制,且獲得最佳性能的工藝窗口狹窄。
在過去的二十多年中,通過強(qiáng)有力的國(guó)際研發(fā),有關(guān)鋁鋰合金的制造、成形和處理的一系列問題已經(jīng)得到解決。由于這些努力,在以下幾個(gè)方面已經(jīng)取得突破:①具有最佳化學(xué)成分的大規(guī)格鋁鋰合金錠的熔鑄技術(shù);②基于過程模擬的先進(jìn)工藝;③熱和熱機(jī)械處理以實(shí)現(xiàn)所需要的微觀結(jié)構(gòu)-力學(xué)性能(強(qiáng)度、斷裂韌性,以及疲勞和疲勞裂紋擴(kuò)展抗力)組合;④包括超塑性成形和攪拌摩擦焊在內(nèi)的制造技術(shù)。于是,許多專利鋁鋰合金的各種制品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。與傳統(tǒng)的2×××和7×××系鋁合金比較,這些(鋁鋰)合金具有更高的彈性模量(15%~25%)和更高的比強(qiáng)度(8%~15%),因此為航空航天設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)能夠顯著降低航空航天結(jié)構(gòu)的重量以實(shí)現(xiàn)更高的燃油效率和更高的有效載荷的機(jī)會(huì)。
本書系統(tǒng)地記錄了在諸多技術(shù)領(lǐng)域中取得的顯著進(jìn)步,即大量各式各樣的問題是如何解決的,從而使得鋁鋰合金的生產(chǎn)和發(fā)展成為現(xiàn)實(shí)。所有作者在這個(gè)相對(duì)困難的鋁合金類別的研究方面都有長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn),并取得了值得稱道的原創(chuàng)性成果。本書的概論部分(前兩章)以一個(gè)關(guān)于歷史發(fā)展過程的極好的概述作為開始,總結(jié)了鋁鋰合金的現(xiàn)狀,并以鋁鋰合金的應(yīng)用為背景闡述了航空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的諸多方面。在后續(xù)4個(gè)部分中,分別論述了關(guān)于鋁鋰合金的以下各方面:物理冶金(共3章)、工藝技術(shù)(共4章)、力學(xué)行為(共5章)和應(yīng)用(共兩章)。我特別高興地看到,為本書做出貢獻(xiàn)的多位作者和三位主編中的兩位均來(lái)自印度國(guó)防冶金研究實(shí)驗(yàn)室,而我本人30年前曾在那里工作。也正巧是在那時(shí),鋁鋰合金開始引起國(guó)際關(guān)注。
鋁鋰合金:工藝、性能和應(yīng)用序這本精心編輯的、為鋁鋰合金提供了大量信息的書,對(duì)于在科學(xué)上很有意義并在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性的合金來(lái)說(shuō),很顯然將是最為寶貴的參考文獻(xiàn)之一。
P拉姆·拉奧(PRamaRao)
FNAE,FNA,FASc.,FNASc,FREng.,美國(guó)工程院外籍院士,FTWAS,F(xiàn)UAS
現(xiàn)任ARCI董事會(huì)主席,海得拉巴,印度
原國(guó)防冶金研究實(shí)驗(yàn)室主任,印度國(guó)防研究與發(fā)展組織,
海得拉巴,印度
原印度政府科學(xué)技術(shù)部(DST)秘書長(zhǎng),新德里,印度
原印度原子能監(jiān)管委員會(huì)主席
原海得拉巴大學(xué)副校長(zhǎng)
原IIM、ISCA、IAS、INAE、MRSI、ICF、IUMS主席,印度核學(xué)會(huì)現(xiàn)任理事長(zhǎng)
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伊斯瓦拉·普拉薩德(N.Eswara Prasad)在印度理工學(xué)院(BHU)獲得工學(xué)學(xué)士(1985年)和博士(1993年)學(xué)位,1985年進(jìn)入印度國(guó)防研究與發(fā)展組織(DRDO)工作。自那時(shí)起,普拉薩德博士就從事各種航空材料的設(shè)計(jì)、研發(fā)、壽命預(yù)測(cè),以及直至生產(chǎn)的適航審定,包括:鋁和鋁鋰合金;鉬和鈦金屬間化合物;航空用鋼;鈦基和鎳基高溫合金;單體陶瓷如結(jié)構(gòu)氧化鋁、石墨、碳化硅;碳、二氧化硅和碳化硅基連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料(CFCC)。他的研究貢獻(xiàn)主要是在變形行為、疲勞冪定律關(guān)系、蠕變-疲勞交互作用(CFI)、疲勞與斷裂的微觀機(jī)制等方面。普拉薩德博士發(fā)表了140篇經(jīng)同行評(píng)審的期刊論文、近200篇內(nèi)部報(bào)告以及審定文件。普拉薩德博士獲得了多個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)和承認(rèn),包括1991年印度科學(xué)協(xié)會(huì)的“青年科學(xué)家獎(jiǎng)”、1994年印度金屬研究所的“青年冶金家獎(jiǎng)”、德國(guó)波恩亞歷山大洪堡基金會(huì)“洪堡研究學(xué)術(shù)獎(jiǎng)學(xué)金”(1998—1999)。印度金屬研究所的“Binani金獎(jiǎng)”(2006)、印度政府鋼鐵部“年度冶金家獎(jiǎng)”(2010)。普拉薩德博士是工程師協(xié)會(huì)會(huì)員(FIE-2009),印度金屬學(xué)會(huì)會(huì)員(FIIM-2011),以及Andhra Pradesh科學(xué)院的院士(FAPASc-2011)。普拉薩德博士目前擔(dān)任位于印度海得拉巴的CEMILAC的地區(qū)性軍用適航性(材料)中心主任。