刘娅莉：大力发展铝合金表面处理技术为国家工程建设护航

2019-09-26 11:35:37 作者：殷鹏飞来源：《腐蚀与防护之友》分享至：

材料是人类文明的物质基础和先导，是直接推动社会发展的动力，金属材料的发展及其应用更是人类社会文明和进步的重要里程碑。随着经济的发展和科技的进步，以轻质合金为代表的特殊性能钢铁材料以其独特的性能和优势越发受到国家的重视-- 铝合金是其中的杰出代表之一。它具有主流金属材料所不具备的优势，促使世界各国投入了大量物资和人力对铝合金材料进行研究开发，成为衡量一个国家科技和经济实力的标准之一。为了详细探究铝合金特点、优势及未来发展之路，记者邀请到了湖南大学化学化工学院的刘娅莉教授为做相关方面的精彩解读。

记者：铝合金是工业中应用最广泛的一类金属材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等领域得到大量应用。请重点谈谈您对铝合金的看法和见解。

刘教授：铝合金具有密度低、强度高、高度可回收的特点，广泛应用于航空航天、汽车工业、轨道交通、电子设备、石油化工、海上风电及包装等领域，是大飞机、汽车、高铁列车结构轻量化、降低能耗的重要保障。《“十三五”

国家科技创新计划》中指出面向2030年建设“安全交通，高效交通，绿色交通，和谐交通”的战略，据估计2017年中国铝合金产量为792 万吨，同比增长10.7%。世界范围内交通用铝，包括航空、航天、汽车和船舶用铝占比约28%，建筑约22%、包装占15%，工程应用占19% 其他占16%。

1、铝合金的主要品种铝合金材料有形变铝合金（可热处理强化型和不可热处理强化型）及铸造铝合金（铝镁合金、铝硅合金、铝稀土合金以及铝镁合金）两种类型。主要品种有1 系铝合金，如1050，高纯铝99.00% 以上，导电性好，耐腐蚀性能好，焊接性能好，强度低，不可热处理强化，用于科学试验，化学工业及特殊用途。2 系主要以铜为主要合元素，也会添加锰、镁、铅等。如2014 合金用天航空工业，强度高。2017 合金比2014 合金强度低一点，但比较容易加工。3 系为以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。但强度低，如3003 用于飞机上使用的导油无缝管，散热器铝翅片，3004用于易拉罐等。4 系以硅为主合金熔点较低如4004 铝合金钎料。5 系为铝镁合金。耐腐蚀、焊接及疲劳强度好，不可热处理强化，只能冷加工提高强度可飞机油箱导管、防弹衣、轨道交通配件。

6 系以镁和硅为主。Mg2Si 为主要强化相，6063、6061 最多，中等强度，耐腐蚀性能好，焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧化着色性能好。广泛应用于交通设备。7 系以锌为主，有时少量添加了镁、铜。其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度。

挤压速度较6 系合金慢，焊接性能好。

7005 和7075 用于航空部件。

2、铝合金的主要应用领域（1）航天航空。超高强度变形铝合金具有较好的力学和加工性能，固溶处理后塑性好，热处理强化效果好，韧性高，质量轻，成为航天器及飞机轻量化材料的第一选择。美铝最早利用Ti、Mn 等微量元素成功开发出新型的7075 合金并且在波音747 飞机上应用，揭开在飞机上大规模应用的序幕。如A380-800 空客铝合金材料占的比重最大达61%。ALZn-Cu 具有较高的强度，可切削加工型，适用于飞机的结构材料；AL-Li 系合金密度低、低温韧性好等特征，应用在制造火箭及飞机的低温燃料箱。

（2）交通领域。铝合金作为结构材料可减少了汽车自身重量，降低行驶阻力，节省燃油损耗量。与传统钢铁相比之下，铝合金更加方便回收利用。通常，一辆报废汽车的回收价值铝结构高出钢结构车的6 倍。在汽车内外板上用铝合金板代替钢板可使车身减重约40%-50%。

铝合金车体由于在轻量化、密封性、抗腐蚀性、美观性等方面远高于钢结构车体，不仅用于城市轨道车辆，而且适于制造200km/hr 以上的高速高档铁路车辆。

高铁车身选择高强度的铝合金作为车体。传统铝合金车体采用电弧焊，车体变形大、平整性差和存在焊接气孔等缺陷，必须靠涂料涂装来提高防腐蚀性和装饰性。近年来搅拌摩擦焊技术在高铁车身加工应用，解决了焊接变形大、焊接气孔等问题，为机车免涂装轻量化技术奠定了良好的基础。

工业铝型材还广泛用于造船业如工业铝型材在航空母舰上起飞和降落甲板，舱室装饰和厨房设备的应用。此外快艇及高速船，海洋业从业者的工作船及需要低温冷藏保持液化LNG 货船都需要大量使用到铝合金。

（3）电子电气领域。全球每年生产的原铝大概有6% 被应用在电子电气领域，而电子导体以铝合金为主。铝合金价格远低于铜合金，密度低，这有利于控制铺设电缆的成本。铝合金也更利于回收。在家电领域、计算机领域等也有很大的需求，尤其是电脑磁盘基板、家电的包装材料等。

（4）海上风力发电领域。新兴能源海上风力发电单机容量增大直接导致发电机内各部件的散热量大大增加。板翅式铝合金散热器是目前最先进、应用最为广泛的散热器用于海上风力发电冷却设备。铝合金真空钎焊技术作为一种先进的可连接不同种材料连接技术，适应性强，质量轻、经济环保，是散热器主要的加工方式，主要采用3003 铝合金Al-Mn 合金材料（耐蚀性、导热导电性、焊接与加工性能优异）、4004 铝基钎料Al-Si-Mg 合金（熔点低，流动性好），及由3003 作为芯材和铝基钎料包覆层所构成的复合板来制作翅片式散热器。

记者：您长期从事金属材料研究和腐蚀防护工作，尤其在铝、镁及其合金防护转化膜方面有着扎实的理论基础和丰富的经验。请您详细谈一下您和您的团队在铝合金防腐（金属表面处理）研究上所做的工作和取得的进展和成就。并谈谈这些科研工作成果或技术的应用状况及产生的效益？

刘教授：首先，我来说明一下自己的成长经历：我从事金属防腐蚀与功能涂层研究并取得一点成绩，离不开培养我的恩师。我出生在湘北小城津市，十六岁考上湖南大学金防专业，在化学化工系暨调和、林志成、赵常就、旷少林、张淑玲以及曾凌三等老师指导下，我对电化学、腐蚀原理、电镀涂料防锈等有了更深的了解。

大学毕业当年我考入武汉工学院（武汉理工大学）师从朱维新教授，开展沿海挂浆耐磨耐蚀涂料研究，获工学硕士，同年分配回母校湖南大学任教。2000 年后到复旦大学材料科学系师从长江学者武利民教授，攻读博士学位，从事镁合金表面自组装膜研究及浙江省重大科技专项“纳米材料改性聚酯轿车面漆研究”。以上经历让我练就了扎实的基础理论知识，丰富的腐蚀与防护，金属表面处理以及高分子涂料方面的实践经验。

其次，我来介绍一下我们的研究团队：本课题组由教授一名、副教授一名，及富于创新和开拓精神的博士、博士后和硕士组成。研究方向为金属腐蚀与防护、功能性涂层材料，铝合金自修复高耐蚀膜及先进纳米材料制备等。团队先后承担了国家自然科学基金、湖南省重大科技专项、省部产学研项目等三十多项。在ACS Applied Materials &Interfaces,Chemical Engineering Journal,Journal of Power Source,CorrosionScience,Applied Surface Science 等杂志上发表SCI 及核心期刊论文60 余篇，专著《聚氨酯树脂防腐蚀涂料及应用》一本，授权专利18 项，获得湖南省技术发明贰等奖一项。

铝合金防腐（金属表面处理）研究上所做的工作和取得的进展和成就我想从湖南大学应用化学专业人才培养，产学研合作与科学研究两个方面来谈谈工作、进展与成就。

（1）应化专业人才培养：金属腐蚀与防护专业于1962 年，湖南大学是国内最早设立该专业的高校之一，具理工融合特色，2001 年更名为应用化学专业。本专业以应用电化学、腐蚀科学与防护技术、高分子合成与涂料应用、绿色能源为学科发展方向，核心课程由化学工程基础、结构化学、材料物理化学、高分子化学与涂料、电化学动力学、金属腐蚀及防护理论、应化专业综合实验等组成。选修课有化学电源、电化学测量、电镀原理与工艺、电化学催化与合成、现代表面工程与技术，缓蚀剂与防锈技术、涂装工艺学和材料研究方法等。

从事专业教学工作30 多年，最大的成就是我作为一名教师为我国制造业、汽车工业、国防工业及冶金等学科交叉领域输送了大批的研究型和复合应用型人才，他们有国家杰青、国企技术负责人、企业老板、上市公司负责人等，为我们汽车工业、航空航天、表面工程技术发展做出了巨大贡献。

（2）产学研合作与成就：我从事金属表面处理特别是铝合金高耐蚀自修复表面处理研发得益于改革开放后制造业、汽车及轨道交通、航空航天、新能源、家电等行业蓬勃发展，得益于我国环境保护政策的实施。以下是本团队在铝合金转化膜方面的代表性工作：

新型无铬钝化表面处理。针对铝型材对无铬钝化涂装前表面处理技术需求，研发了铝合金表面钛锆/ 多羟基酯化物无机有机复合转化膜的制备方法，在保障与粉末涂料附着力前提下耐蚀性明显提升。受铬酸盐钝化膜主动自修复防腐蚀机制启发，研究了钒锆复合转化膜，该转化膜以锆氧化物为膜层主体，其中包裹高价态的钒化合物转化膜受到腐蚀时，五价的钒可能起到与六价铬相同的作用，迁移到腐蚀区域，被还原为四价状态，该成果发表在期刊《Applied Surface Science》上。

以上产学研促进了企业的技术进步，产生了明显的经济和社会效益，得到广东省科技厅、顺德市科技局项目、广东科富、顺德湾厦公司的支持。

铝合金免涂装高耐蚀表面处理技术。

基于机车轻量化对高耐蚀膜表面处理技术需求，开展了高耐蚀铝合金表面处理技术研发，通过调控类水滑石转化膜在铝合金表面生长的环境因素，能够在6N01、5083 铝合金表面快速地制备出高耐蚀的锂铝类水滑石转化膜及镁铝类水滑石膜，其不仅能够保持铝合金本色和表面金属质感，同时该表面处理工艺也对其机械性能无不良影响，膜层也具有必要的耐酸、碱（清洗剂）及一定的耐污染性，耐中性盐雾腐蚀达到300h 及以上。此外还可以通过选择不同的插层剂可获得亲疏水性不同的转化膜层，为未来开发多功能的高耐蚀铝合金表面处理技术提供了重要的研究方向。本工作得到中车青岛四方机车股份有限公司支持。

高耐蚀、自修复类水滑石转化膜的研究。基于铝合金表面高耐蚀类水滑石转化膜的基础研究，我们以LiAl-LDHs转化膜为载体，以席夫碱、氨基酸及其衍生物为自修复剂，通过复合技术，在铝合金表面原位制备出具有高耐蚀性能和自修复性能的LiAl-LDHs 转化膜，中性盐雾实验达500h 以上，膜层在遭受破坏后在腐蚀环境中依然能够生长出更加致密的LiAl-LDHs 转化膜。该复合转化膜可用于航空航天、汽车、高铁列车铝合金部件防腐蚀。相应的成果发表在《Applied Surface Science》上。该部分工作得获得了国家自然基金面上项目和湖南省自然科学基金面上项目支持。

二维材料增强型功能膜的构建。二维纳米材料石墨烯展示出良好的抗渗透性，据此，我们以二维的石墨烯为耐蚀性增强材料，通过水热连续流动法，在6N01 铝合金表面制备出石墨烯RGO/ZnAl-LDHs 复合的转化膜，在3.5wt％和5.0wt％ NaCl 溶液中浸渍不同时间段后的防腐蚀性能十分优异。此外基于石墨烯共价改性的策略，发展了一种制备阳离子石墨烯的方法，并以此构建阳离子石墨烯自对齐分布的环氧阴极电泳复合涂层（RGO-ID+ 涂层）。该涂层在中性和强碱性的5.0wt％ NaCl 溶液中具有优良的防腐蚀和抗菌性能，归因于涂层内RGO-ID+ 纳米片自对齐的分布形态和其结构中季铵盐基团。相应成果发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》

及《Corrosion Science》上。得到国家自然科学基金及湖南省科技厅重大科技专项的资助。

铝翅片空冷器腐蚀机理和防护技术研究。解决海洋环境下铝翅片式空气散热器腐蚀，降低渗漏失效的风险是海上风电冷却设备应用的关键技术问题。课题组针对翅片式空气散热器外部遭遇海洋高盐度高污损干湿交替复杂严酷环境，内部存在空冷器冷却液长期运行后成分变化，水流道内结垢，微通道翅片两侧由于钎焊工艺带来的钎缝、溶蚀及硅偏聚等缺陷问题，分析了其腐蚀机理，提出了在设计上增加去离子水机组，芯体内部采用高耐蚀转化膜，外部采用导热耐候防腐蚀涂层体系的防腐蚀措施；提出了新型减阻涂层和先进的焊接加工新工艺研发等创新发展方向。

新型的铝合金缓蚀剂研究。铝合金是海上风机冷却系统中最为主要的铝结构材料，其中3003 型铝合金和4004 型号铝合金是使用最多的。目前冷却系统中使用的缓蚀剂主要为钼酸盐，研究发现其消耗很快。据此，我们以天然产物（如单宁酸、葡甘露聚糖）为原料制备出其衍生物，然后与其他无毒性成分缓蚀剂复配，开发出环境友好无重金属的高效缓蚀剂，以取代目前铝翅片空气散热器冷却液用缓蚀剂，相应的两项成果发表在《Corrosion Science》上，得到岳阳高澜节能装备有限公司支持。

记者：您在2018 第五届海洋材料与腐蚀防护大会上做的报告《铝表面自修复膜的构建及耐腐蚀性研究》受到与会专家学者们的广泛讨论和热烈欢迎，请您为我们谈谈这项研究的最新进展和应用。

刘教授：铝合金表面自修复功能膜构建是一项值得深入研究的课题，在会上受到了专家学者广泛讨论和热烈欢迎，会后也和业内专家教授进行深入地交流。尽管采用无铬化学转化膜实现对铝合金的保护已有30 多年，迄今为止这些替代铬的表面处理技术还不能达到铬酸盐钝化膜对金属保护的效果，针对航空航天、汽车及机车轻量化可完全替代铬酸盐钝化的高耐蚀表面处理技术和产品并未完全突破。铝合金表面高耐蚀多功能化膜技术依然是一个世界范围内的巨大挑战，还有许多科学问题和技术问题亟待解决。

自修复防腐蚀涂层是指遭受到外力破坏或腐蚀发生后能够响应腐蚀微环境的变化，如pH、光、腐蚀电位和腐蚀性离子等，自发恢复或在一定条件下恢复其保护性能的一种智能防腐材料。材料具自修复特性是延长其使用寿命的有效方法。人们一直致力于创建一种类似于铬酸盐自修复的铝合金防护机制。目前几种最主要自修复涂层有：（1）聚电解质多层膜；（2）微胶囊自修复涂层；（3）导电聚吡咯涂层；（4）装填有缓蚀剂的溶胶凝胶体系；（5）稀土如铈基转化膜等，但以上这些方法都还不能完全取代铬酸盐，如胶囊法常用于高分子树脂中，制备繁琐且重复性较差；聚电解质层层自组装膜层及导电聚吡咯膜都存在制备步骤复杂、耗时长、使用有毒试剂等缺陷；铈盐转化膜为亚微米级膜，其膜层仅仅具有微弱的储存钝化缓蚀剂的能力。

据此，基于我们前期的工作基础，继续开展了多功能化LiAl-LDHs 复合转化膜的研究。以氨基酸为前驱体，向结构中引入一些具有抗菌和抗污的单体（如胍基琥珀酸、甲基丙烯酸全氟烷基酯等），得到氨基酸衍生物，然后基于LiAl-LDHs 特有的插层特性，将氨基酸衍生物复合到LiAl-LDHs 结构中，从而在铝合金表面制备同时具有高耐蚀、自修复以及抗菌性能等多功能化的LiAl-LDHs 复合转化膜。从我们实验室里的数据得出，这种新开发的铝合金表面LiAl-LDHs 复合转化膜中性盐雾实验能达300h，抗大肠杆菌效率高达90% 以上，扫描振动电极技术SVET 及扫描电镜结果都表明在腐蚀介质中膜层有良好的自修复性。部分成果发表在《AppliedSurface Science》上。

未来我们将聚焦海洋环境防腐蚀，继续开发集高耐蚀、自修复、抗污等多功能化的金属表面防腐蚀技术。

记者：请结合您的科研工作，谈一下铝合金表面处理的技术研究进展如何？与国外相比，是否存在差距，如果存在，我们应该如何去取长补短？

刘教授：首先我先来谈一下铝合金表面处理技术的研究进展：

1、铝合金表面处理的技术研究进展铝合金具有优异的力学性能，在航空航天、汽车、通讯器材及家用电器等领域广泛应用，随着汽车机车轻量化的发展其用量将呈进一步增长。由于铝合金复杂的微观结构，存在不同的金属间化合物可作为阳极或阴极，导致其在自然及使用环境中易遭受局部腐蚀，进而影响设备平稳远行甚至导致灾难性的后果。因此，铝合金的防腐蚀涂层及其在使用环境中防腐蚀性能研究是全球材料科学领域重要课题和热点之一，也是我国大飞机、高铁及汽车轻量化制造面临的迫切需要解决的技术难题之一。

常见的表面处理方法包括阳极氧化、微弧氧化、化学转化、电镀、热喷涂、气相沉积、等离子体浸没离子注入、磁控溅射、激光表面强化等。铝合金阳极氧化技术能耗高，容易造成基体机械性能下降，形成应力裂纹。微弧氧化技术的电压从阳极氧化的几十伏上升到了几百伏，其耗能也相应提高，并且产生大量的热，需要相应的冷却技术辅助，成本昂贵；其他方法也多半需要特定设备，难以大规模应用。铝及铝合金的化学转化处理工艺简单，适用于用电化学方法不能获取完整膜层的复杂零部件如航空部件、建筑铝型材、卷材等表面处理，并可作为涂装底层。

传统的铝合金表面铬酸盐钝化工艺性能稳定，钝化膜不仅使金属与外界腐蚀介质之间隔离，这层膜还具有自修复性，当膜的表面出现损伤时，膜层表面上的铬离子会流向裂纹处对其进行修复，由于铝合金表面被溶解和pH 的不断上升，当pH>6 时，Cr6+ 主要以CrO42-存在，在OH- 的作用下，生成碱式铬酸盐、亚铬酸盐等各种物质，形成钝化膜从而防止铝合金的局部腐蚀。目前在一些要求较高的铝合金表面仍然采用铬酸盐钝化。但是铬酸盐处理工艺不仅在处理过程中会产生污染，而且转化膜中的Cr6+ 还会使被处理的产品在使用及废弃时对环境造成二次污染，多项法规已经限制了铬酸盐的使用。

当前，铝合金表面的防护性研究受到了学术和工业界的广泛关注。大部分研究都是围绕铬酸盐酸盐的替代进行的，形成了以下体系：

（1）锆钛系转化膜铝合金锆钛处理是目前为数不多的得到工业化应用的工艺之一。在酸性溶液中，铝会溶解成铝离子的形式，在钛离子、锆离子和氟离子存在的情况下，能形成AlOF·TiOF2·H2O 的复合盐类，从而达到耐蚀的作用。采用有机物如聚吡咯溶液，单宁酸及/ 或聚丙烯酸溶液，胺基环丙烷膦酸、硅烷复合使用也进一步提高其耐腐蚀性。在铝罐、室内散热器和铝轮毂、铝型材等方面已获得了应用。

（2）硅烷处理转化膜硅烷表面处理是一种可代替铬酸盐钝化及磷化的工艺技术，硅烷是一类硅基的有机/ 无机杂化物，其分子中同时存在亲有机和亲无机的两种官能团，硅烷可与基底铝合金形成极强的Me-O-Si键，其形成使得硅烷膜紧密地粘合在铝合金表面，而硅烷的有机部分又可与表面涂层形成共价键，大大提高表面涂层与基体铝合金的结合力，从而提高铝合金的耐蚀性。改进其成膜性能及耐腐蚀性能方法主要有有机和无机杂化方法如加入无机纳米SiO2，以及加入缓蚀剂如甲基苯骈三氮唑，苯骈三氮唑，铈盐以提高膜的耐蚀性，缓蚀剂加入起到了对膜层修补作用。硅烷处理主要问题对金属基底表面处理要求高，合理pH 值选取很重要，稳定性及硅烷浓度的选取都会对成膜性能产生较大影响。

（3）稀土化学转化膜稀土转化膜具有耐腐蚀性好的特点，被认为是最有希望取代铬盐的转化处理工艺。但转化膜主要由稀土化合物在金属表面沉积而成，膜质不均，且膜层达到一定厚度变得蓬松、易脱落。仅用于基体的短时间防护。主要有铈盐及镧盐化学转化膜。在环境恶劣条件下，单一成分的稀土转化膜膜层厚度较小，而且表面易产生裂纹，导致膜层的耐腐蚀性能和耐摩擦性能不理想。

（4）有机酸转化膜有机转化膜是指在金属基体表面形成的难溶性配合物薄膜，具有耐腐蚀、抗氧化的作用，主要为含植酸和单宁酸的转化膜。单宁酸是一种多元苯酚的复杂化合物，水解后呈酸性，与氟钛酸等配合使用，应用于铝合金表面既环保又满足工业生产成膜时间短、颜色明显、附着力好、耐蚀性强等要求。此外植酸也可用于铝的氧化，植酸是金属多齿螯合剂，在金属表面与金属络合时，形成一层致密的单分子保护膜，能有效地阻止腐蚀介质渗入金属表面，从而减缓了金属的腐蚀。含有植酸、钛盐等组成的钝化液，可以有效保护铝合金，并且附着力强。

（5）其他转化膜其他转化膜主要有①锰酸盐转化膜，高锰酸钾溶液处理铝合金可以得到锰盐氧化膜，硅纳米粒子增强了对于漆膜的附着力以及加速腐蚀实验中的耐蚀性。②钴盐类转化膜。使用钴盐或钼盐处理基体金属，生成的膜具有较低的电阻和较好的耐蚀性。转化液可以用于铝、锌、镁等金属表面成膜。③钒酸盐转化膜。钒的化学性质在很多方面与铬相似。

在水溶液中可以形成类似铬元素一样的可溶性高价态氧化性阴离子和不溶性氧化物。钒酸盐作为一种很有希望替代有毒铬酸盐新型钝化盐之一。

（6）类水滑石转化膜类水滑石（LDHs）材料具有独特的可插层性和层间阴离子可交互性，在金属防腐蚀领域引起了研究者兴趣。在碱性含锌、镁、锂等阳离子溶液中在一定温度下采用原位生长法可在铝基体表面直接生长出LDHs 薄膜具有结合力牢固，附着力好，膜层细致特点，具有良好防腐蚀性能。

利用水滑石膜的阴离子插层性可以进一步赋予LDHs 转化膜多功能化，如自修复性、抗菌性、超疏水性及高耐蚀性等，以满足铝合金在恶劣腐蚀环境中对防腐蚀性能的要求。水滑石膜成膜动力学的研究将有助于其工业化应用。

2、与国外的主要差距及解决方法在铝合金表面处理方面和国外有一定的差距，这个题目有点大，我针对解决方法提几条不成熟建议：

（1）高校科研与实际应用应加强融合，瞄准国家重大的技术需求开展研究，希望未来进一步加强高校间合作，高校和企业的合作。

（2）加强铝合金在使役环境的防腐蚀研究，解决铝合金表面处理原理和方法、产品生产过程中质量控制、产品消耗规律等方面问题。

（3）随着铝合金用量进一步增加铝轻量化发展，现有表面处理技术需要加强多学科融合以解决铝合金表面防腐蚀及功能化协调问题。

记者：铝合金作为一种轻质工程材料，尚有很大的潜力需要挖掘。请您展望一下铝合金的未来的发展方向？

刘教授：随着科技的日益发展与经济全球化的不断发展，相信在不久的将来铝合金行业可以得到迅速的发展，而且开始代替钢铁的位置，其发展趋势主要体现在以下几个方面。

1、研发在越来越苛刻的使用条件下（如海洋环境、岛礁环境及极寒天气等）机械性能得到改善的新合金。如铝锂合金、铝钪合金在航空航天等领域得到越来越多应用，相应的腐蚀机理及防护研究将得到加强。

2、降低二氧化碳排放，充分利用有限的自然资源，未来人们将加强铝合金的可持续循环利用。回收的合金含有较高的杂质，铁、镍、铜及钴杂志对铝合金的防腐蚀性能危害很大，因此，在合金设计/ 制造过程中，可以通过冶金工程优化微观结构，将杂质含量减少到危害较小的程度。杂质存在同样也会影响表面处理层的质量，有必要开发新的铝合金表面处理，以纠正杂质的负面影响。

3、开发铝基复合材料。在原合金性能的前提下很多新型铝基复合材料具有较好的物理性能及力学性能，采用粉末冶金技术制备陶瓷颗粒增强的铝基材料（如粉末冶金SiC/Al 复合材料），可用于新能源汽车、高铁用的叉车片等以替代铸铁件；通过轧制、烧结及整形工艺等制备双层或多层粉末冶金复合材料。

4、铝合金增材制造的产品与传统锻造工艺的合金具有非常明显不同的微观结构。当考虑腐蚀防护时，值得考虑下这种特殊的异质结的微观结构可能给防腐蚀性能带来的正面作用。

5、随着装配化建筑的进一步扩大，建筑用铝合金增加，需要集耐腐蚀性、抗污、抗菌以及自修复等多种性能更加优异的产品，以此满足建筑、及交通运输、及航空航天领域的需要。

6、铝合金综合利用技术、再生技术以及回收技术的发展、普及，进一步提高回收率。创新工艺设备，改善生产加工方式，提高铝合金的生产质量，加快生产速度。

后记

满眼生机转化钧，天工人巧日争新。中国铝合金行业经过多年的发展，发生了翻天覆地的变化，取得了举世瞩目的发展成就，但我们目前还面临一系列的艰难和挑战。我们相信在像刘娅莉教授这样的科技工作者们的辛勤努力下，我国铝合金技术发展一定能百尺竿头更进一步。

人物简介

刘娅莉，湖南大学化学化工学院教授，博士生导师，应化系主任。复旦大学材料物理与化学专业毕业，获工学博士学位。加拿大卡尔加里大学高级访问学者。主讲高分子化学与涂料、涂装工艺学，高等涂料化学及化学转化膜等课程。研究方向为金属腐蚀与防护、功能性涂层材料、高分子水性树脂涂料、纳米材料制备。主持国家自然科学基金，湖南省重大科技专项，湖南省战略新兴产业项目，湖南省自然科学基金，广东省教育部产学研结合，浙江省重大科技专项，军品配套及和中车公司、PPG 工业公司项目等。所主持的 “绿色高性能水性树脂合成技术及涂料应用” 项目荣获2016 年度湖南省技术发明贰等奖。在ACS Applied Materials & Interfaces、 Chemical Egineering Journal、Corrosion Science、 Applied Surface Science 等杂志上发表SCI 及核心期刊论文60 余篇，专著《聚氨酯树脂防腐蚀涂料及应用》一本，授权专利18 项。现为中国机械工程学会表面工程委员会常务委员，湖南省涂料工业协会专家委员会主任，湖南省石油化工协会专家委员会委员，中国绝热节能材料协会一体板分会专家委员会委员。是《中国涂料》、《电镀与涂饰》、《材料保护》、《电镀与涂饰》等杂志编委，长期担任《材料导报》、《表面技术》、《CorrosionScience》审稿人。目前团队共15 人，其中教授一名、副教授一名，博士5 人（其中工程博士一名）研究生8 名。

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