Aluminium ass dat am meeschte verbreet Metallelement an der Äerdkuuscht. Et ass dat Nichteisenmetall mat der zweetgréisster Produktioun a Verbrauch op der Welt no Stol. Et huet eng niddreg Dicht, ongeféier 1/3 vun der Stol. Well rengt Aluminium mëll ass a geréng Festigkeit huet, ass d'Leeschtung vun der Aluminiumlegierung besser, wann een eng kleng Quantitéit un Elementer wéi Magnesium, Koffer, Zink, Silizium a Lithium zu Aluminium bäigëtt. Aluminiumlegierunge sinn déi am meeschte verbreet Nichteisenmetallstrukturmaterialien an der Industrie wéinst hiren exzellente mechaneschen Eegeschaften a Korrosiounsbeständegkeet. Si gi wäit verbreet an der Bauindustrie, Loftfaart, Automobilindustrie, Maschinnebauindustrie, Schëffsbauindustrie a chemescher Industrie benotzt.
Aluminiumlegierungen hunn exzellent Eegeschaften an der Mechanik a Chimie:
① Mechanesch Aspekter, déi sech haaptsächlech an enger gerénger Dicht, héijer Festigkeit, héije Modul, etc. erëmspigelen. Aluminium huet eng geréng Dicht a ass méi liicht wéi aner Metaller, nëmmen 1/4 vum Stol, dofir ass et gëeegent fir a Beräicher mat héijen Ufuerderunge u Liichtgewiicht ze benotzen;
② Wat d'chemesch Eegeschafte ugeet, well eng Aluminiumlegierung an der Loft e dichten Oxidfilm op senger Uewerfläch bilden kann, kann se sech virun déiwer Oxidatioun schützen. Dofir huet se eng exzellent Korrosiounsbeständegkeet an eng ganz stabil chemesch Zesummesetzung.
③Aluminiumlegierung huet eng gutt Plastizitéit a kann a verschidde Profiler veraarbecht ginn. Si huet eng exzellent elektresch a thermesch Leetfäegkeet. Dofir gëtt se wäit an der Industrie benotzt, an hir Notzung ass nëmmen no Stol méi grouss.
Am Moment ginn et méi wéi 250 Aluminiumlegierungen mat verschiddene Zesummesetzungen an der Industrie. Fir d'Ënnerscheedung no de verschiddene Legierungszesummesetzungen ze vereinfachen, adoptéiert China déi international akzeptéiert véierstelleg Klassifikatiounsmethod fir d'Markéierung vun de Produktiounsplazen, d'Speicherung an d'Berechnungsverwaltung. Zu den Aluminiumlegierungen, déi an der Militärindustrie benotzt ginn, gehéieren haaptsächlech Aluminium-Lithium-Legierungen, Aluminiumlegierungen aus der 2XXX (A1-Cu-Mg) Serie an Aluminiumlegierungen aus der 7XXX Serie.
Maartnofro an Entwécklungstrend vu verschiddene Aluminiumlegierungsmaterialien
2XXX Serie Aluminiumlegierung
Aluminiumlegierungen aus der Serie 2XXX (A1-Cu-Mg) hunn eng héich Zuchfestigkeit, Zähegkeet a Middegkeetsfestigkeit, gutt Hëtztbeständegkeet, Veraarbechtungs- a Schweesseigenschaften a gi wäit verbreet an der Loftfaart-, Automobil- a Waffenindustrie benotzt. Déi wichtegst Qualitéite sinn 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, etc. Eng Serie vu Legierungen gouf entwéckelt fir d'Festigkeit, d'Zähegkeetsupassung an d'Schuedtoleranz ze verbesseren, wéi z. B. d'Legierungen 2024, 2124, 2524, 2324, etc.
China seng Ausrüstungsmodeller entwéckele sech a Richtung Liichtgewiicht, laang Liewensdauer, héich Zouverlässegkeet a niddrege Käschten, a stellen héich Ufuerderungen un d'Brochstäerkt, d'Rëssausbreedungsbeständegkeet an d'Korrosiounsbeständegkeet vum Rumpfhautmaterial. Baséierend op der décker Aluminiumlegierung 2024-T351 hunn auslännesch Länner 2324, 2624 an aner Aluminiumlegierungen mat héijer Schuedtoleranz fir déi ënnescht Flillekuewerfläch mat ënnerschiddlecher Stäerkt, Zähheet, Middegkeets- a Korrosiounsbeständegkeet entwéckelt, an hunn d'Installatioun an d'Applikatioun erreecht. China entwéckelt Aluminiumlegierungen aus der 2XXX Serie mat héijer Schuedtoleranz. An Zukunft wäert d'Komposit-Mikrolegierung eng wichteg Entwécklungsrichtung fir héichfest Aluminiumlegierungen aus der Al-Cu-Mg Serie sinn.
4XXX Serie Aluminiumlegierung
Aktuell ginn a China haaptsächlech eutektesch an hypoeutektesch Al-Si-Legierungen fir Autokolwen benotzt. Wéinst der kontinuéierlecher Verbesserung vun den Ufuerderunge fir d'Motorleistung ass et awer schwéier, d'Leeschtungsufuerderungen ze erfëllen. Hypereutektesch Al-Si-Legierung huet eng niddreg Dicht, e klenge linearen Expansiounskoeffizient, eng méi héich Verschleißbeständegkeet a Volumenstabilitéit a stellt am Verglach mat eutekteschen Al-Si-Legierungen e méi ideales Kolwenmaterial duer. Hypereutektesch Al-Si-Legierungskolwen goufen am Ausland a Masse produzéiert an op Camionen an Autoen ugewannt, wéi zum Beispill d'A390-Legierung an den USA, d'AC9A- an AC8A-Legierungen (ZL109) a Japan an d'A390-Legierung an Australien. Wéineg Hiersteller a China ginn et awer de Moment nëmme wéineg Hiersteller, déi hypereutektesch Al-Si-Legierungskolwen produzéieren, an déi meescht vun hinne si vun Importen ofhängeg. Zousätzlech gëtt et eng grouss Diskrepanz tëscht den Aluminiumlegierungsmaterialien fir Autoturbolader an dem Ausland. Héichleistungs-Aluminiumlegierungsmaterialien fir Autoturbolader si haaptsächlech op Japan an aner Länner ofhängeg. Dofir ass et onbedéngt néideg, Schlësselmaterialien aus Aluminiumlegierungen am Automobilberäich fir Héichleistungs-Kolben an Turbolader-Impeller z'entwéckelen.
5XXX Serie Aluminiumlegierungen
Al-Mg-Legierungen, besonnesch Al-Mg-Legierungen mat engem héije Mg-Gehalt, hunn eng héich spezifesch Festigkeit, eng gutt Schweessbarkeet a Korrosiounsbeständegkeet a wäerten an der zukünfteger Loft- a Raumfaart, Héichvitesszich, Ozeaner an aner Beräicher zu héich kompetitive Materialien ginn. Aktuell hänken Al-Mg-Legierungsplacken, Profiler a Schweessdrot fir d'Loft- a Raumfaart, Zich, Ozeaner an aner Uwendungen haaptsächlech vun Importen of. De Maart fir héichwäerteg Schweessdrot gëtt an den USA gréisstendeels vun ALCOA monopoliséiert. D'ER5183- an ER5356-Legierungen hänken haaptsächlech vun Importen of, an den Importvolumen mécht ongeféier 70% vun hirem Ëmsaz aus. Al-Mg-Legierungen fir Schëffer hänken haaptsächlech vu Russland of. Konventionell Barren aus Legierungen mat engem héije Mg-Gehalt hunn gutt entwéckelt Dendriten, eng staark eutektesch Phasentrennung a schlecht Formleistung. Déi aktuell Veraarbechtungsmethoden hunn nach ëmmer vill Problemer, wéi niddreg Leeschtung, schlecht sichtbar Qualitéit, laange Prozess, onstabil Qualitéit a niddreg Ausbezuelung. Subséier Erstarrung a Formung kënnen d'Ausfällung vu Mg hemmen, a gläichzäiteg kënne se reguléiert ginn, fir fein gläichaxesch Kristaller an Nano-Ausfällphasen ze kréien, wat d'Leeschtung an d'Uniformitéit vum Material däitlech verbessert. Dofir gëtt erwaart, datt d'Entwécklung vun der subséierer Erstarrungs-, kontinuéierlecher rheologescher Extrusiouns- a Walztechnologie fir héichperformant Al-Mg-Legierungen d'Nofro no héichqualitativen Al-Mg-Legierungen erfëllt.
6XXX Serie Aluminiumlegierungen
Aluminiumlegierungsmaterialien aus der Serie 6XXX si Schlësselmaterialien an de Beräicher vum Eisebunnsverkéier, Autoen, Elektronik usw. Zënter den 1980er Joren hunn entwéckelt Länner a Regiounen wéi Europa, d'USA a Japan Aluminiumlegierungen fir Autoen entwéckelt, registréiert Qualitéiten wéi 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 an 6082, an hunn e relativ komplette Produktiouns- a Applikatiounssystem fir Karosseriepaneele, Extrusioune, Schmieddeeler usw. fir Autoen opgebaut. D'Industrialiséierungsfuerschung an -entwécklung vu Karosseriepaneele a Schmieddeeler aus der Serie 6XXX aus Aluminiumlegierungen a China huet just ugefaangen, an et gëtt eng kloer Lück. De Ministère fir Industrie an Informatiounstechnologie vu China huet virgeschloen, datt d'Aluminiumlegierungsblecher fir Automobilindustrie entwéckelt solle ginn: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022, etc. Déi typesch Aluminiumlegierungsblecher vun der 6XXX Serie hunn eng Dehnung A50 vun net manner wéi 25%, en r-Wäert vun net manner wéi 0,60, eng Streckgrenz Rp0,2 bei 60 d vun net manner wéi 140 N/mm2 an eng Erhéijung vun der Streckgrenz vun der Lackhärtung vun net manner wéi 80 N/mm2. Als Äntwert op déi ënnerschiddlech Bedierfnesser ass d'Entwécklung vun der Design-, Virbereedungs- an Veraarbechtungstechnologie vun Aluminiumlegierungen vun der 6XXX Serie zu engem inévitablen Entwécklungstrend ginn.
7XXX Serie Aluminiumlegierungen
Aluminiumlegierungen aus der Serie 7XXX hunn eng gutt Spannungskorrosiounsbeständegkeet a sinn déi stäerkst Serie ënner den Aluminiumlegierungen. Si gi international als Réckgratmaterialien fir d'Loftfaart unerkannt. Viru kuerzem hunn auslännesch Länner d'7055-Legierung (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) entwéckelt, där hir Streckgrenz am T77511-Zoustand méi wéi 620 MPa ass. Si gëtt a Boeing 777 Fligeren benotzt a reduzéiert d'Gewiicht ëm 635 kg. Am Moment feelt et a China un enger systematescher Legierungsentwécklung, Virbereedungs- a Veraarbechtungstechnologie fir Aluminiumlegierungen aus der Serie 7XXX fir d'Loftfaart, an e puer Produkter si komplett vun Importen ofhängeg. Wéinst de groussen Ingots vun Aluminiumlegierungen aus der Serie 7XXX mat ville Legierungselementer, dem breede Stäerkungsberäich, der grousser Gossspannung an der einfacher Oxidatioun/Trennung vun den Legierungselementer ass d'metallurgesch Qualitéit vun de Baren schlecht an d'Formleistung bei Raumtemperatur ass niddreg. Et ass vu grousser Bedeitung, nei Aluminiumlegierungen aus der Serie 7XXX z'entwéckelen.
Aluminium-Lithium (Al-Li) Legierung
D'Aluminium-Lithium-Legierung ass dat séierst wuessend Liichtmaterial a Materialien fir d'Loftfaart an de leschte Joren. Et huet d'Charakteristike vun enger gerénger Dicht, engem héije Elastizitéitsmodul, enger héijer spezifescher Steifheet, enger gudder Middegkeetseigenschaften a Korrosiounsbeständegkeet. Nodeems konventionell Aluminiumlegierungen ersat goufen, kann d'Mass ëm 10%~20% reduzéiert an d'Steifheet ëm 15%~20% erhéicht ginn. Am fréien 21. Joerhonnert huet déi amerikanesch Firma ALCOA den "ALCOA Aviation 20/20 Plan" gestart, mat dem Zil, d'Käschten an d'Gewiicht vun den Aluminiumlegierungen fir d'Loftfaart bannent 20 Joer ëm jee 20% ze reduzéieren. Constellium huet Aluminium-Lithium-Legierungen 2050 an 2198 (Al-Cu-Li-Mg-Ag) mat enger gerénger Dicht, héijer Zähegkeet an héijer Schuedtoleranz entwéckelt. Et gi ganz wéineg Al-Li-Legierungsqualitéiten, déi onofhängeg a China entwéckelt goufen, an nëmmen d'1420-Legierung gouf benotzt. D'Aluminium-Lithium-Legierung, déi am C919 Passagéierfliger benotzt gëtt, gëtt vun Alcoa geliwwert. Am Inland kënnen nëmme limitéiert Legierungsqualitéiten ewéi 1420, 2195, 2197 an 2A97 produzéiert ginn, an d'Barren sinn nëmme flaach Baren ënner ((310~400)×1280×4000) mm a ronn Baren ënner φ650 mm. Flaach Baren (2B16) mat enger Déckt vu méi wéi 60 mm an enger Breet vu méi wéi 1500 mm, a Baren (2B16) mat engem Duerchmiesser vu méi wéi 1500 mm am Beräich vun High-End-Aviatiounsanwendungen goufen nach net industriell produzéiert. Dofir ass et vu grousser Bedeitung fir nei Aluminium-Lithium-Legierungsdesignen, d'Virbereedung vun ultragrousse Baren an d'Technologie fir déif Veraarbechtung z'entwéckelen.
Hëtztbeständeg Aluminiumlegierung
Hëtzebeständeg Aluminiumlegierunge si wichteg Basismaterialien an de Beräicher Loft- a Raumfaart, Automobilindustrie, Schinneverkéier usw., andeems se Elementer wéi Si, Fe, Ni, Ag a selten Äerdmetaller reguléieren, fir Aluminiumlegierunge resistent géint Oxidatioun a Kriech bei héijen Temperaturen ze maachen. Traditionell hëtzebeständeg Aluminiumlegierunge sinn: 2519, 2618, 2219, 2D70 usw. Mat der schneller Entwécklung vun der Loft- a Raumfaart- an Automobilindustrie ginn et méi héich Ufuerderungen un hëtzebeständeg Aluminiumlegierunge gestallt. Déi nei Generatioun vu Kampfjets huet eng héich Reesgeschwindegkeet, an d'Betribstemperatur vum Rumpfhaut läit iwwer 150°C. Am Moment läit d'Laangzäitbenotzungstemperatur vun hëtzebeständegen Aluminiumlegierunge wéi 2618 an 2D70 ënner 150°C. Et ass onbedéngt néideg, nei hëtzebeständeg Aluminiumlegierunge z'entwéckelen.
Al-Sc-Legierung mat ultra-niddregem Scandium (Sc)-Gehalt
D'Al-Sc-Legierung huet exzellent Eegeschafte wéi héich Festigkeit, gutt Plastizitéit a Korrosiounsbeständegkeet a gëllt als eng nei Generatioun vu liichte Materialien fir d'Loft- a Raumfaart, Schëffer asw., no der Al-Li-Legierung. D'Zuchfestigkeit vun der Al-Mg-Legierung, déi Spuermengen u Scandium enthält, ass 30% méi héich wéi déi vun der 5083-Legierung, an d'Flëssegkeetsgrenz ass méi wéi duebel sou héich. Seng Schweessbarkeet ass vergläichbar mat där vun de konventionelle 5XXX-Legierungen, déi mechanesch Eegeschafte vun der hëtzebeaflosster Zon an der Schweess sinn ongeféier gläich wéi déi vun der Matrix, a seng Korrosiounsbeständegkeet ass vergläichbar mat där vun der 5083-Legierung. Den Ersatz vun 5XXX- oder 6XXX-Legierungen bei der Fabrikatioun vun Loft- a Raumfaartkomponenten kann eng bedeitend Gewiichtsreduktioun erreechen, an et ass och e besser Material fir Autoen a Schinnegefierer. Russland ass weltwäit un der Spëtzt vun der Entwécklung vu Scandium-haltegen Aluminiumlegierungen a setzt Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc an Al-Cu-Mg-Sc Legierungen mat engem Scandiumgehalt vun 0,18%~0,5% op. Fir d'Uwendung vun Aluminium-Scandium-Legierungen an der Loft- a Raumfaart an an der Automobilindustrie ze fërderen, huet de chinesesche Ministère fir Industrie an Informatiounstechnologie Scandium-halteg Aluminiumlegierungen als ee vun den neie Materialien fir eng prioritär Entwécklung opgezielt. China ass räich u Scandiumressourcen a gebaut eng Produktiounslinn fir d'Extraktioun vu Scandiumoxid mat héijer Rengheet, wat d'Grondlag fir d'Entwécklung vun Aluminium-Scandium-Legierungen geluecht huet.
500 MPa Qualitéit Heissprägungsaluminiumlegierung fir Autoen
Et gëtt nach ëmmer e Leerstand beim Warmprägse vun héichfeste Aluminiumlegierungsmaterialien a China. D'Kombinatioun vun neie Materialien an der Entwécklung vun neie Formprozesser ass e effektive Mëttel fir d'Problem vun der Formung vun Autodeeler aus héichfeste Aluminiumlegierungen ze léisen. De Fokus op 7XXX-Legierungen, d'aktiv Exploratioun vun 2XXX-Legierungen an d'Entwécklung vun Aluminiumlegierungsmaterialien mat enger Qualitéit vu 500 MPa fir Warmprägse bidden wichteg Perspektiven fir d'Produktioun vun Autodeeler mat komplexe Formen.
Kompositmaterialien op Basis vun Aluminium
Aluminium-Stol-Multilage-Kompositplack: Déi effektiv Verbindung tëscht Aluminium- a Stoldecker ass zu enger vun den Aschränkungen fir d'Liichtgewiicht vun Iwwerbaute vu grousse Schëffer ginn. D'Aluminium-Stol-Komposit-Iwwergangsverbindung, déi fir d'Schweißen tëscht Aluminium- a Stolrumpfe benotzt gëtt, bitt eng Léisung fir den traditionellen Nietprozess ze ersetzen. Honda huet eng Stol- an Aluminium-Verbindungstechnologie entwéckelt, déi weltwäit a masseproduzéierten Autosrahmen agesat gëtt. Am Moment ginn d'Aluminium-Stol-Kompositverbindungen, déi a China benotzt ginn, haaptsächlech aus dem Ausland importéiert, mat engem Präis vu bis zu 4×105 CNY/t. Mat de zukünftege Groussschëffer sinn méi héich Schweesstemperaturen, méi grouss Lagerspannungen a méi staark Bindungsflächen fir Iwwergangsverbindungen erfuerderlech, an héich performant Aluminium-Stol-Verbindunge sinn dringend gebraucht.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. Mäerz 2025
