純鋁的密度低，塑性優(yōu)秀，但強(qiáng)度不高。作為航空應(yīng)用，低密度材料的選擇是增加有效載荷的重要方法，鋁是一個(gè)好的選擇。但其強(qiáng)度的提高需要合金化。幾十年的研究積累，以鋁鋅鎂銅系列的超硬高強(qiáng)鋁合金系列成熟地應(yīng)用到了航空領(lǐng)域。典型的美國牌號有7075等，中國已命名為7A75。

合金強(qiáng)度提高以后,韌性一般隨之降低。對要求損傷容限性能很高的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料來說,韌性始終是關(guān)鍵問題之一。高強(qiáng)鋁合金斷裂的微觀機(jī)理和提高高強(qiáng)鋁合金韌性的途徑問題,是我們長期研究的重點(diǎn)。

穿晶破斷、穿晶剪切和沿晶開裂是鋁合金的3 種基本斷裂模式。雖然鋁合金有3 種不同的斷裂模式,卻只有一種基礎(chǔ)斷裂機(jī)理。鋁合金的基礎(chǔ)斷裂機(jī)理是微孔形核、長大和聚合。第二相質(zhì)點(diǎn)在這基礎(chǔ)斷裂機(jī)理中起著中心作用。

沿特定晶體學(xué)平面的解理斷裂,在鋁合金中只在非常特殊的情況下才可能出現(xiàn),而且常與特定的環(huán)境條件有關(guān)。環(huán)境對鋁合金的斷裂模式通常有很大的影響。在一般情況下穿晶斷裂的合金,此時(shí)可能發(fā)生沿晶開裂。在某些情況下,環(huán)境會改變基礎(chǔ)斷裂微觀機(jī)理,出現(xiàn)類解理型斷裂 。

以新型輕質(zhì)裝甲材料-2519高強(qiáng)鋁合金（F.C.C.）為研究對象，耦合分析絕熱剪切帶內(nèi)微裂紋/孔洞演化的觀測結(jié)果和剪切帶內(nèi)熱/力參量演變歷史的模擬情形，實(shí)驗(yàn)觀測和量化分析ASBs的數(shù)量及空間分布特征，構(gòu)建絕熱剪切帶損傷模型以及與材料參量相關(guān)聯(lián)的ASBs間距/軌跡模型；理論預(yù)測并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證ASBs自組織行為及其與宏觀破壞的相關(guān)性，從而詮釋絕熱剪切損傷機(jī)理、ASBs自組織的本質(zhì)、材料結(jié)構(gòu)參量對ASBs自組織的影響、ASBs自組織與材料宏觀破壞的相關(guān)性。由此形成將材料科學(xué)－損傷力學(xué)－現(xiàn)代非線性科學(xué)、理論－實(shí)驗(yàn)－模擬、細(xì)觀－宏觀等相集成來研究材料絕熱剪切帶的損傷機(jī)理及自組織行為的學(xué)術(shù)思想，這種知識創(chuàng)新將構(gòu)筑裝甲鋁合金的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、預(yù)測和控制其動態(tài)損傷和破壞、提升其動態(tài)性能的科學(xué)基礎(chǔ)。