超高強度鋁合金是以Al、Zn、Mg、Cu系（簡稱7xxx系）為主的可熱處理強化的鋁合金。它具有高強度和硬度、良好的熱加工性、優(yōu)良的焊接性能、較好的耐腐蝕性能和較高的韌性等優(yōu)點， 宜做承受較大的結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。 

一、國外7xxx系高強鋁合金的發(fā)展

7xxx系高強鋁合金的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)20年代，德國科學(xué)家SanderW和MeissnerKL發(fā)現(xiàn)Al、Zn、Mg合金經(jīng)淬火、時效后具有很高的強度。以此為基礎(chǔ)，發(fā)展出了后來的7000系鋁合金。1943年美國開發(fā)出了可實際應(yīng)用的7075合金，并第一次應(yīng)用于B 29型轟炸機上，曾給飛機結(jié)構(gòu)和性能帶來了革命性變化，同時也為超高強鋁合金的飛速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1968年，在7001合金的基礎(chǔ)上，通過降低Cu和Cr的含量，增大Zn/Mg比值等手段來提高韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能，研制出7049合金。

1969年開發(fā)成功7000系中斷裂韌性高的7475合金，該合金除了成分差別外，加工工藝也有所改變，通過調(diào)整晶粒度、均勻性、E相（Al12Mg2Cr）的尺寸和質(zhì)點間距，使其韌性得到改善。

1971年，以7075合金為基礎(chǔ)，通過增加Zn和Cu 含量、調(diào)整Cu/Mg比值來提高強度，并添加Zr代替Cr克服淬火敏感性和調(diào)整晶粒尺寸，美國開發(fā)出了強度、斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能較高的7050合金和7150合金。

20世紀(jì)80年代，美國鋁業(yè)公司在7150的基礎(chǔ)上，進一步降低Fe，Si，Mn等雜質(zhì)元素的含量，提高Zn/Mg比值，耗資數(shù)十億美元研制成功了號稱王牌鋁合金的7055合金，并于1993年申請專利。7055 T77等熱處理狀態(tài)的制品強度比7150 T6狀態(tài)高10%以上，比T7075 T6狀態(tài)高25%以上，使其在保證材料具有高強度的同時又具有優(yōu)良的綜合性能，目前7055 T77已用于波音777客機的上翼蒙皮、機翼桁條。

隨著快速凝固/粉末冶金（RS/PM）制備技術(shù)的發(fā)展，快凝技術(shù)逐漸被引入高強鋁合金的研究。80年代，美國Alcoa公司采用傳統(tǒng)RS/PM制備方法，研制出了PM/7090，PM/7091，CW67等合金，其強度相當(dāng)于IM/7075 T6，耐腐蝕性相當(dāng)于IM/7075 T73。

1992年，日本住友輕金屬公司采用真空平流制粉、后續(xù)真空壓實燒結(jié)工藝，在實驗室制備出b達700MPa以上的超高強鋁合金，將鋁合金的強度性能指標(biāo)推向了極高的水平。但是，由于傳統(tǒng)RS/PM工藝難以制備大尺寸材料和生產(chǎn)成本高昂，再加上合金中鋅含量很高，導(dǎo)致粉末燒結(jié)困難，難以制備成塊狀材料，因此采用傳統(tǒng)RS/PM工藝生產(chǎn)的超高強鋁合金并未得到實際應(yīng)用。

90年代初期，隨著以噴射成形技術(shù)為代表的新一代RS/PM工藝走向大規(guī)模實用化，使規(guī)模生產(chǎn)實用超高強鋁合金材料變?yōu)楝F(xiàn)實。

到20世紀(jì)90年代末，美國、英國、日本等工業(yè)發(fā)達國家均利用先進的噴射成形技術(shù)開發(fā)出了含鋅量8%以上（高達14%）、??b為760-810MPa，??為8%-13%的新一代超高強鋁合金，用于制造交通運輸領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)件及其他要求強度高、抗腐蝕性能強的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件。

綜上所述，國外超高強鋁合金研制基本上是沿著高強度、低韌性、耐腐蝕方向發(fā)展；隨之的熱處理狀態(tài)開發(fā)則是沿著T6 T73 T76 T736（T74） T77方向進展；在合金設(shè)計方面的特點是合金化程度越來越高，F(xiàn)e和Si等雜質(zhì)含量越來越低，微量過渡族元素添加越來越合理，終在大幅度提高強度的同時保證合金具有優(yōu)良的綜合性能。 

二、國內(nèi)Al、Zn、Mg、Cu系高強鋁合金的發(fā)展

國內(nèi)超高強鋁合金的研究開發(fā)起步較晚。我國航空工業(yè)和其他國防工業(yè)大量應(yīng)用的高強度鋁合金主要仍為類似于B95和7075合金的LC4及LC9；對7050等高強度鋁合金進行研究，大多仍著眼于提高合金的韌性及抗腐蝕性能，而它們的強度則大多仍維持在7075 T6的水平上，甚至還有不同程度的降低。

為了進一步提高合金強度，充分發(fā)揮高強度合金的減重潛力，20世紀(jì)80年代初，東北輕合金有限責(zé)任公司和北京航空材料研究所開始研制Al、Zn、Mg、Cu系高強高韌鋁合金。目前在普通7xxx系鋁合金的生產(chǎn)和應(yīng)用方面已進入到實用化階段，合金主要包括7075，7175等，其產(chǎn)品用于各種航空航天器的結(jié)構(gòu)件。

20世紀(jì)90年代中期，北京航空材料研究所采用常規(guī)半連續(xù)鑄造法試制成功了7A55超高強鋁合金及強度更高的7A60合金，東北輕合金有限責(zé)任公司近來采用傳統(tǒng)方式成功生產(chǎn)出軋制板材用7055方鑄錠。

近年來，在國家攻關(guān)和863高技術(shù)項目的支持下，北京有色金屬研究總院和東北輕合金有限責(zé)任公司開展了仿俄羅斯B96合金成分的超高強7xxx系鋁合金以及具有更高鋅含量的噴射成形超高強鋁合金的研制開發(fā)工作，分別采用噴射沉積和半連續(xù)鑄造工藝，制成了各種尺寸的（模）鍛件、棒材及無縫管材等，合金的抗拉強度已分別達到800-830MPa和630-650MPa，延伸率分別達到8%-10%和4%-7%，基本上達到了國外90年代中期的水平。同時，東北大學(xué)等單位進行了低頻電磁半連續(xù)鑄造高合金化超高強鋁合金的研究工作，目前已開發(fā)出具有自己獨立知識產(chǎn)權(quán)的低頻電磁半連續(xù)鑄造技術(shù)

轉(zhuǎn)自：鋁板帶箔