【作 者】黃曉敏;管奔;臧勇

　　近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，自然資源尤其是能源緊缺已成為嚴重的社會問題，輕量化是節(jié)約能源的有效措施之一。輕量化技術主要包括結構的輕量化設計、先進成形工藝的應用以及輕量化材料的使用。本文重點針對鋁鋰合金板材熱成形展開研究，而鋁鋰合金板材多為薄壁結構，通過零件結構的優(yōu)化設計結合激光焊接等先進成形工藝的方式實現(xiàn)輕量化的效果并不突出，而采用高性能輕質(zhì)合金是實現(xiàn)輕量化的主要途徑[1-3]。

　　鋰元素是自然界密度最低的金屬元素，其密度僅為0.534 g/cm3，由于鋰元素的添加，使得鋁鋰合金相對于傳統(tǒng)的鋁合金具有更低的密度、更高的比強度、更能滿足航空航天領域材料輕量化的要求[4-7]。鋁鋰合金已替代部分傳統(tǒng)鋁合金成為航空航天領域不可或缺的明星材料[8]。目前大部分研究通過調(diào)整鋁鋰合金中微量元素含量以控制合金微觀組織的方式改善鋁鋰合金的性能。元素銅(8.96 g/cm3)、銀(10.53 g/cm3 )、鎂((1.738 g/cm3)和鋅((7.14 g/cm3)等常被微量添加到合金中，以提高合金性能。微量元素的添加使得鋁鋰合金相對于傳統(tǒng)鋁合金具有更好的剛度、強度，更低的密度，更高的抗疲勞裂紋擴展和抗應力腐蝕開裂的能力[9-11]。但是室溫下鋁鋰合金存在延展性低、成形性差、難以成形形狀復雜的零件;各向異性大;回彈大、難以保證零件的精度要求等問題。因此，各國學者提出采用熱成形工藝生產(chǎn)鋁鋰合金零件，調(diào)控鋁鋰合金熱變形過程中宏觀力學行為與微觀組織演變之間的關系，實現(xiàn)鋁鋰合金“形”與“性”一體化控制。

　　本文首先介紹鋁鋰合金的發(fā)展，然后從基礎實驗、失穩(wěn)理論及損傷理論3方面分析鋁鋰合金熱成形研究現(xiàn)狀，并對航空鋁鋰合金熱成形發(fā)展趨勢進行展望，可為航空鋁鋰合金材料熱成形工藝的制定提供參考。

　　【結束語】

　　鋁鋰合金作為航空航天領域最具有競爭力的輕量化材料之一，受到了社會各界的廣泛關注。但是鋁鋰合金存在室溫延伸率低、回彈大和各向異性強等問題，這些問題嚴重限制了鋁鋰合金的應用?；诖?，本文對鋁鋰合金的發(fā)展及其熱成形性能進行了詳細的評述，從基礎實驗、失穩(wěn)理論和損傷理論3個方面介紹并討論了鋁鋰合金熱成形研究現(xiàn)狀，以改進和解決目前鋁鋰合金室溫成形存在的問題。具體如下:

　　1)相比于鋁合金，鋁鋰合金擁有更低的密度、更高的比強度、更好的耐腐蝕性等，在航空、航天和航海領域得到了廣泛應用。自20世紀50年代至今，鋁鋰合金歷經(jīng)初步發(fā)展階段、繁榮發(fā)展階段和新發(fā)展及廣泛應用階段。我國在鋁鋰合金研發(fā)方面取得了一定的成績，但是和美國、俄羅斯等國家還有一定的差距，應加大力度研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的鋁鋰合金。

　　2)熱成形是解決鋁鋰合金常溫塑性差、各向異性強以及回彈大等問題的有效方法之一。國內(nèi)外學者針對鋁鋰合金熱成形展開大量研究。鋁鋰合金成形極限是主要研究方法之一，通過成形極限研究，能夠定量的評價在不同加載路徑下材料的成形性能，但是此方法是建立在比例加載的前提下，而鋁鋰合金在高溫成形過程中，材料的成形性能受到材料變形狀態(tài)、成形溫度以及變形速率等諸多因素的影響，所以該方法不能準確預測鋁鋰合金高溫成形性能。

　　3)基于失穩(wěn)理論對鋁鋰合金熱成形展開研究:采用不同本構方程表征材料的流變行為，同時以塑性失穩(wěn)準則作為材料失效的判據(jù)來預測材料成形性能。但是采用傳統(tǒng)失穩(wěn)理論對材料成形性能進行預測時未考慮材料內(nèi)部的損傷演化;另一方面，目前對于材料成形的研究大多數(shù)情況是在比例加載和準靜態(tài)的條件下進行，而材料成形性表現(xiàn)出路徑相關性，計算過程比較復雜，并且其預測結果很大程度上依賴于本構方程的選擇。

　　4)損傷是導致鋁鋰合金材料斷裂的主要原因。各國學習者主要針對連續(xù)介質(zhì)損傷和細觀損傷力學理論展開研究。連續(xù)介質(zhì)損傷理論和細觀損傷理論可以從宏觀和細觀尺度分析損傷對材料斷裂、成形性能的影響規(guī)律，并通過試驗成功預測了部分材料的成形極限，但在這一研究領域?qū)︿X鋰合金的研究相對較少，針對鋁鋰合金熱成形工藝特點，在后續(xù)的研究中，結合SEM、激光共聚焦顯微鏡等對不同工藝參數(shù)及變形形態(tài)下材料的微觀缺陷進行觀察，分析損傷演化規(guī)律，建立損傷演化模型與孔洞體積分數(shù)之間的定量關系，進一步推動損傷理論在材料成形預測方面的應用。

　　以下是正文：