Aluminium is die volopste metaalelement in die aardkors. Dit is die nie-ysterhoudende metaal met die tweede grootste produksie en gebruik in die wêreld na staal. Dit het 'n lae digtheid, ongeveer 1/3 van staal. Aangesien suiwer aluminium sag is en lae sterkte het, is die werkverrigting van aluminiumlegering beter deur 'n klein hoeveelheid elemente soos magnesium, koper, sink, silikon en litium by aluminium te voeg. Aluminiumlegerings is die mees gebruikte nie-ysterhoudende metaalstrukturele materiale in die industrie vanweë hul uitstekende meganiese eienskappe en korrosiebestandheid. Hulle word wyd gebruik in konstruksie, lugvaart, motorvoertuie, masjinerievervaardiging, skeepsbou en chemiese nywerhede.
Aluminiumlegerings het uitstekende eienskappe in meganika en chemie:
① Meganiese aspekte, hoofsaaklik weerspieël in lae digtheid, hoë sterkte, hoë modulus, ens. Aluminium het 'n lae digtheid en is ligter as ander metale, slegs 1/4 van staal, dus is dit geskik vir gebruik in velde met hoë vereistes vir liggewig;
② Wat chemiese eienskappe betref, aangesien aluminiumlegering 'n digte oksiedfilm op sy oppervlak in die lug kan vorm, kan dit homself teen diep oksidasie beskerm. Daarom het dit uitstekende korrosieweerstand en 'n baie stabiele chemiese samestelling.
③Aluminiumlegering het goeie plastisiteit en kan in verskeie profiele verwerk word. Dit het uitstekende elektriese en termiese geleidingsvermoë. Daarom word dit wyd in die industrie gebruik, en die gebruik daarvan is tweede na staal.
Tans is daar meer as 250 aluminiumlegerings met verskillende samestellings in die bedryf. Om die onderskeiding te vergemaklik, volgens die verskillende legeringsamestellings, neem China die internasionaal aanvaarde viersyfer-graadklassifikasiemetode aan om die produksieterrein-merk, geheue en berekeningsbestuur te vergemaklik. Die aluminiumlegerings wat in die militêre industrie gebruik word, sluit hoofsaaklik aluminium-litiumlegerings, 2XXX (A1-Cu-Mg) reeks en 7XXX reeks aluminiumlegerings in.
Markvraag en ontwikkelingstendens van verskeie aluminiumlegeringsmateriale
2XXX-reeks aluminiumlegering
2XXX (A1-Cu-Mg) reeks aluminiumlegerings het hoë treksterkte, taaiheid en moegheidsterkte, goeie hittebestandheid, verwerkings- en sweiseienskappe, en word wyd gebruik in die lugvaart-, motor- en wapenbedrywe. Die hoofgrade is 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, ens. 'n Reeks legerings is ontwikkel om sterkte, taaiheidsaanpassing en skadeverdraagsaamheid te verbeter, soos 2024, 2124, 2524, 2324 legerings, ens.
China se toerustingmodelle ontwikkel in die rigting van liggewig, lang lewensduur, hoë betroubaarheid en lae koste, en het hoë vereistes vir die breuktaaiheid, kraakvoortplantingsweerstand en korrosieweerstand van die rompvelmateriaal. Gebaseer op die 2024-T351 aluminiumlegering dik plaat, het die buiteland 2324, 2624 en ander hoë skadeverdraagsaamheid aluminiumlegerings vir die onderste vlerkoppervlak met verskillende sterkte, taaiheid, moegheids- en korrosieweerstand ontwikkel, en het installasie en toepassing bereik. China ontwikkel hoë skadeverdraagsaamheid 2XXX-reeks aluminiumlegerings. In die toekoms sal saamgestelde mikrolegering 'n belangrike ontwikkelingsrigting wees vir Al-Cu-Mg-reeks hoësterkte aluminiumlegerings.
4XXX-reeks aluminiumlegering
Tans word eutektiese en hipo-eutektiese Al-Si-legerings hoofsaaklik vir motorsuiers in China gebruik. Met die voortdurende verbetering van enjinprestasievereistes is dit egter moeilik om aan die prestasievereistes te voldoen. Hipereutektiese Al-Si-legering het 'n lae digtheid, 'n klein lineêre uitbreidingskoëffisiënt, hoër slytasieweerstand en volumestabiliteit, en is 'n meer ideale suiermateriaal in vergelyking met eutektiese Al-Si-legerings. Hipereutektiese Al-Si-legeringssuiers word in die buiteland massaal vervaardig en op vragmotors en motors toegepas, soos A390-legering in die Verenigde State, AC9A- en AC8A (ZL109)-legerings in Japan, en A390-legering in Australië. Daar is egter tans min vervaardigers in China wat hipereutektiese Al-Si-legeringssuiers produseer, en die meeste van hulle is afhanklik van invoere. Daarbenewens is daar 'n groot gaping tussen motor-turboaanjaer-aluminiumlegeringsmateriale en die buiteland. Hoëprestasie-motor-turboaanjaer-aluminiumlegeringsmateriale is hoofsaaklik afhanklik van Japan en ander lande. Daarom is dit noodsaaklik om sleutel-aluminiumlegeringsmateriale vir motorvoertuie vir hoëprestasie-suiers en turboaanjaer-waaiers te ontwikkel.
5XXX-reeks aluminiumlegerings
Al-Mg-legerings, veral Al-Mg-legerings met 'n hoë Mg-inhoud, het 'n hoë spesifieke sterkte, goeie sweisbaarheid en korrosiebestandheid, en sal hoogs mededingende materiale in die toekomstige lugvaart, hoëspoedtreine, oseane en ander velde word. Tans is Al-Mg-legeringsplate, profiele en sweisdrade vir lugvaart, treine, oseane en ander toepassings hoofsaaklik afhanklik van invoere. Die hoë-end sweisdraadmark word basies deur ALCOA in die Verenigde State gemonopoliseer. ER5183- en ER5356-legerings is hoofsaaklik afhanklik van invoere, en die invoervolume maak ongeveer 70% van hul verkope uit. Al-Mg-legerings vir skepe is hoofsaaklik afhanklik van Rusland. Konvensionele stawe van legerings met 'n hoë Mg-inhoud het goed ontwikkelde dendriete, ernstige eutektiese fasesegregasie en swak vormprestasie. Die huidige verwerkingsmetodes het steeds baie probleme, soos lae prestasie, swak skynbare kwaliteit, lang proses, onstabiele kwaliteit en lae opbrengs. Sub-vinnige stolling en vorming kan die presipitasie van Mg inhibeer, en terselfdertyd kan dit gereguleer word om fyn gelykaskristalle en nano-presipiteerde fases te verkry, wat die werkverrigting en eenvormigheid van die materiaal aansienlik verbeter. Daarom word verwag dat die ontwikkeling van sub-vinnige stolling deurlopende reologiese ekstrusie- en roltegnologie vir hoëprestasie Al-Mg-legerings sal voldoen aan die vraag na hoëgehalte Al-Mg-legerings.
6XXX-reeks aluminiumlegerings
6XXX-reeks aluminiumlegeringsmateriale is sleutelmateriale op die gebied van spoorvervoer, motors, elektronika, ens. Sedert die 1980's het ontwikkelde lande en streke soos Europa, die Verenigde State en Japan aluminiumlegerings vir motors ontwikkel, geregistreerde grade soos 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 en 6082, en 'n relatief volledige produksie- en toepassingstelsel vir motorbakpanele, ekstrusies, smeedstukke, ens. gevorm. Die industrialiseringsnavorsing en -ontwikkeling van 6XXX-reeks aluminiumlegeringsbakpanele en smeedstukke in China het pas begin, en daar is 'n duidelike gaping. Die Ministerie van Nywerheid en Inligtingstegnologie van China het voorgestel dat die volgende aluminiumlegeringsplate vir motors ontwikkel moet word: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022, ens. Die tipiese 6XXX-reeks aluminiumlegeringsplaat het 'n verlenging A50 van nie minder nie as 25%, 'n r-waarde van nie minder nie as 0.60, 'n 60 d parkeervloeisterkte Rp0.2 van nie minder nie as 140 N/mm2 en 'n verfverhardingsvloeisterkte-toename van nie minder nie as 80 N/mm2. In reaksie op verskillende behoeftes het die ontwikkeling van ontwerp-, voorbereidings- en verwerkingstegnologie van 6XXX-reeks aluminiumlegerings 'n onvermydelike ontwikkelingstendens geword.
7XXX-reeks aluminiumlegerings
7XXX-reeks aluminiumlegerings het goeie spanningskorrosiebestandheid en is die sterkste reeks onder aluminiumlegerings. Hulle word internasionaal erken as lugvaartruggraatmateriale. Onlangs het buitelandse lande die 7055-legering (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) ontwikkel, waarvan die vloeispanning 620 MPa in die T77511-toestand oorskry. Dit word in Boeing 777-vliegtuie gebruik en verminder gewig met 635 kg. Tans het China nie sistematiese legeringsontwerp en -voorbereiding en -verwerkingstegnologie vir 7XXX-reeks aluminiumlegerings vir lugvaart nie, en sommige produkte is heeltemal afhanklik van invoere. As gevolg van die grootskaalse blokke van 7XXX-reeks aluminiumlegerings met baie legeringselemente, wye stollingsbereik, groot gietspanning en maklike oksidasie/segregasie van legeringselemente, is die metallurgiese kwaliteit van die blokke swak en die kamertemperatuurvormingsprestasie laag, dit is van groot belang om nuwe 7XXX-reeks aluminiumlegerings te ontwikkel.
Aluminium-litium (Al-Li) legering
Aluminium-litium-legering is die vinnigste groeiende liggewigmateriaal in lugvaartmateriale in onlangse jare. Dit het die eienskappe van lae digtheid, hoë elastisiteitsmodulus, hoë spesifieke styfheid, goeie moegheidsprestasie en korrosiebestandheid. Nadat konvensionele aluminiumlegerings vervang is, kan die massa met 10%~20% verminder word en die styfheid met 15%~20%. In die vroeë 21ste eeu het die Amerikaanse ALCOA-maatskappy die "ALCOA Aviation 20/20 Plan" bekendgestel, met die doel om die koste en gewig van lugvaartaluminiumlegerings met 20% elk binne 20 jaar te verminder. Constellium het 2050 en 2198 aluminium-litium-legerings (Al-Cu-Li-Mg-Ag) ontwikkel met lae digtheid, hoë taaiheid en hoë skadeverdraagsaamheid. Daar is baie min Al-Li-legeringsgrade wat onafhanklik in China ontwikkel is, en slegs die 1420-legering is gebruik. Die aluminium-litium-legering wat in die C919-passasiersvliegtuig gebruik word, word deur Alcoa verskaf. Binnelands kan slegs beperkte legeringsgrade soos 1420, 2195, 2197 en 2A97 vervaardig word, en die blokke is slegs plat blokke onder ((310~400)×1280×4000) mm en ronde blokke onder φ650 mm. Plat blokke (2B16) met 'n dikte van meer as 60 mm en 'n breedte van meer as 1500 mm, en blokke (2B16) met 'n deursnee van meer as 1500 mm in die veld van hoë-end lugvaarttoepassings is nog nie industrieel vervaardig nie. Daarom is dit van groot belang om nuwe aluminium-litiumlegeringsontwerp, ultra-groot blokkevoorbereiding en diep verwerkingstegnologie te ontwikkel.
Hittebestande aluminiumlegering
Hittebestande aluminiumlegerings is belangrike basiese materiale in die velde van lugvaart, motors, spoorvervoer, ens. deur elemente soos Si, Fe, Ni, Ag en seldsame aardmetale te reguleer om aluminiumlegerings bestand te maak teen oksidasie en kruip by hoë temperature. Tradisionele hittebestande aluminiumlegerings sluit in: 2519, 2618, 2219, 2D70, ens. Met die vinnige ontwikkeling van die lugvaart- en motorbedrywe word hoër vereistes aan hittebestande aluminiumlegerings gestel. Die nuwe generasie vegvliegtuie het 'n hoë kruisspoed, en die bedryfstemperatuur van die rompvel is bo 150°C. Tans is die langtermyn gebruikstemperatuur van hittebestande aluminiumlegerings soos 2618 en 2D70 onder 150°C. Dit is noodsaaklik om nuwe hittebestande aluminiumlegerings te ontwikkel.
Al-Sc-legering met ultra-lae skandium (Sc) inhoud
Al-Sc-legering het uitstekende eienskappe soos hoë sterkte, goeie plastisiteit en korrosiebestandheid, en het 'n nuwe generasie liggewigmateriale vir lugvaart, skepe, ens. geword na Al-Li-legering. Die treksterkte van Al-Mg-legering wat spoorhoeveelhede skandium bevat, is 30% hoër as dié van 5083-legering, en die vloeigrens is meer as verdubbel. Die sweisbaarheid daarvan is vergelykbaar met dié van konvensionele 5XXX-reeks legerings, die meganiese eienskappe van die hitte-geaffekteerde sone en sweislas is ongeveer gelyk aan dié van die matriks, en die korrosiebestandheid daarvan is vergelykbaar met dié van 5083-legering. Die vervanging van 5XXX- of 6XXX-reeks legerings in die vervaardiging van lugvaartkomponente kan beduidende gewigsverminderingseffekte behaal, en dit is ook 'n superieure materiaal vir motors en spoorvoertuie. Rusland is aan die voorpunt van die wêreld in die ontwikkeling van skandiumbevattende aluminiumlegerings en het Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc en Al-Cu-Mg-Sc legerings met 'n skandiuminhoud van 0.18%~0.5% gevorm. Om die toepassing van aluminium-skandium legerings in lugvaart en motors te bevorder, het China se Ministerie van Nywerheid en Inligtingstegnologie skandiumbevattende aluminiumlegerings as een van die nuwe materiale vir prioriteitsontwikkeling gelys. China is ryk aan skandiumbronne en het 'n hoë-suiwerheid skandiumoksied-ekstraksie-produksielyn gebou, wat die grondslag lê vir die ontwikkeling van aluminium-skandium legerings.
500 MPa-graad warmstempel-aluminiumlegering vir motors
Daar is steeds 'n leemte in warmdruk-hoësterkte-aluminiumlegeringsmateriale in China. Die kombinasie van nuwe materiale en die ontwikkeling van nuwe vormingsprosesse is 'n effektiewe manier om die probleem van hoësterkte-aluminiumlegeringsmotoronderdele te vorm. Fokus op 7XXX-reeks allooie, aktiewe verkenning van 2XXX-legooie, en die ontwikkeling van 500 MPa-graad aluminiumlegeringsmateriale vir warmdruk het belangrike vooruitsigte vir die vervaardiging van kompleks-vormige motoronderdele.
Aluminium-gebaseerde saamgestelde materiale
Aluminium-staal meerlaag-saamgestelde plaat: Die effektiewe verbinding tussen aluminium- en staaldekke het een van die beperkings geword vir die liggewig van bostrukture van groot skepe. Die aluminium-staal-saamgestelde oorgangslas wat gebruik word vir die sweis tussen aluminium- en staalrompe, bied 'n oplossing om die tradisionele klinkproses te vervang. Honda het 'n staal- en aluminiumverbindingstegnologie ontwikkel wat wêreldwyd in massavervaardigde motorrame gebruik sal word. Tans word die aluminium-staal-saamgestelde lasverbindings wat in China gebruik word, hoofsaaklik uit die buiteland ingevoer, met 'n prys so hoog as 4×105 CNY/t. Met die toekomstige grootskaalse skepe word hoër sweistemperature, groter laerspanning en sterker bindingskoppelvlakke benodig vir oorgangslasverbindings, en hoëprestasie-aluminium-staallasverbindings word dringend benodig.
Plasingstyd: 8 Maart 2025
