Алуминиумот е најзастапениот метален елемент во земјината кора. Тој е обоен метал со втор најголемо производство и употреба во светот по челикот. Има мала густина, околу 1/3 од челикот. Бидејќи чистиот алуминиум е мек и има мала цврстина, затоа, со додавање на мала количина елементи како што се магнезиум, бакар, цинк, силициум и литиум во алуминиумот, перформансите на алуминиумската легура се подобри. Алуминиумските легури се најшироко користените структурни материјали од обоени метали во индустријата поради нивните одлични механички својства и отпорност на корозија. Тие се широко користени во градежништвото, воздухопловството, автомобилската индустрија, машинското производство, бродоградбата и хемиската индустрија.
Алуминиумските легури имаат одлични својства во механиката и хемијата:
① Механички аспекти, главно се одразуваат во мала густина, висока цврстина, висок модул итн. Алуминиумот има мала густина и е полесен од другите метали, само 1/4 од челикот, па затоа е погоден за употреба во полиња со високи барања за мала тежина;
② Во однос на хемиските својства, бидејќи алуминиумската легура може да формира густ оксиден филм на својата површина во воздухот, може да се заштити од длабока оксидација. Затоа, има одлична отпорност на корозија и многу стабилен хемиски состав.
③ Алуминиумската легура има добра пластичност и може да се преработи во различни профили. Има одлична електрична и топлинска спроводливост. Затоа, е широко користена во индустријата, а нејзината употреба е втора по големина веднаш по челикот.
Во моментов, во индустријата има повеќе од 250 алуминиумски легури со различен состав. За да се олесни разликувањето, според различните состави на легурите, Кина го усвојува меѓународно прифатениот метод на класификација на степени со четири цифри за да го олесни означувањето на производствените места, меморијата и управувањето со пресметките. Алуминиумските легури што се користат во воената индустрија главно вклучуваат алуминиум-литиумски легури, серии 2XXX (A1-Cu-Mg) и легури на алуминиум од серии 7XXX.
Побарувачката на пазарот и трендот на развој на разни материјали од легури на алуминиум
Алуминиумска легура од серијата 2XXX
Алуминиумските легури од серијата 2XXX (A1-Cu-Mg) имаат висока затегнувачка цврстина, цврстина и отпорност на замор, добра отпорност на топлина, својства на обработка и заварување и се широко користени во воздухопловната, автомобилската и оружената индустрија. Главните класи се 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, итн. Развиени се низа легури за подобрување на цврстината, усогласувањето на цврстината и отпорноста на оштетување, како што се легури 2024, 2124, 2524, 2324, итн.
Моделите на опрема во Кина се развиваат во насока на лесна употреба, долг век на траење, висока сигурност и ниска цена, и имаат високи барања за цврстина на кршење, отпорност на ширење на пукнатини и отпорност на корозија на материјалот на обвивката на трупот. Врз основа на дебелата плоча од алуминиумска легура 2024-T351, странските земји развија алуминиумски легури 2324, 2624 и други алуминиумски легури со висока толеранција на оштетување за површината на долното крило со различна цврстина, цврстина, замор и отпорност на корозија, и постигнаа инсталација и примена. Кина развива алуминиумски легури со висока толеранција на оштетување од серијата 2XXX. Во иднина, композитното микролегирање ќе биде важна насока на развој за алуминиумските легури со висока цврстина од серијата Al-Cu-Mg.
Алуминиумска легура од серијата 4XXX
Во моментов, евтектичките и хипоевтектичките легури Al-Si главно се користат за автомобилски клипови во Кина. Сепак, со континуираното подобрување на барањата за перформанси на моторот, тешко е да се исполнат барањата за перформанси. Хиперевтектичката легура Al-Si има мала густина, мал коефициент на линеарна експанзија, поголема отпорност на абење и стабилност на волуменот, и е поидеален материјал за клипови во споредба со евтектичките легури Al-Si. Хиперевтектичките клипови од легура Al-Si се масовно произведуваат во странство и се применуваат на камиони и автомобили, како што се легурата A390 во Соединетите Американски Држави, легури AC9A и AC8A (ZL109) во Јапонија и легурата A390 во Австралија. Сепак, во моментов има малку производители во Кина кои произведуваат хиперевтектички клипови од легура Al-Si, а повеќето од нив се потпираат на увоз. Покрај тоа, постои голем јаз помеѓу материјалите од алуминиумски легури за автомобилски турбополначи и странските земји. Материјалите од алуминиумски легури за автомобилски турбополначи со високи перформанси главно се потпираат на Јапонија и други земји. Затоа, императив е да се развијат клучни материјали од алуминиумски легури за автомобилски клипови со високи перформанси и работни кола за турбополначи.
Алуминиумски легури од серијата 5XXX
Легурите Al-Mg, особено легурите Al-Mg со висока содржина на Mg, имаат висока специфична цврстина, добра заварливост и отпорност на корозија и ќе станат високо конкурентни материјали во иднина во воздухопловството, брзите возови, океаните и други области. Во моментов, плочите, профилите и жиците за заварување од легури Al-Mg за воздухопловство, возови, океани и други апликации главно се потпираат на увоз. Пазарот на жици за заварување од висока класа е во основа монополизиран од ALCOA во Соединетите Американски Држави. Легурите ER5183 и ER5356 главно се потпираат на увоз, а обемот на увоз сочинува околу 70% од нивната продажба. Легурите Al-Mg за бродови главно се потпираат на Русија. Конвенционалните инготи од легури со висока содржина на Mg имаат добро развиени дендрити, тешка евтектичка фазна сегрегација и лоши перформанси на формирање. Сегашните методи на обработка сè уште имаат многу проблеми, како што се ниски перформанси, слаб очигледен квалитет, долг процес, нестабилен квалитет и низок принос. Суббрзото стврднување и формирање може да го инхибираат таложењето на Mg, а во исто време може да се регулира за да се добијат фини еквиаксијални кристали и нано-таложени фази, значително подобрувајќи ги перформансите и униформноста на материјалот. Затоа, се очекува развојот на технологијата за континуирано реолошко екструдирање и валање со суббрзо стврднување за високо-перформансни легури Al-Mg да ја задоволи побарувачката за висококвалитетни легури Al-Mg.
Алуминиумски легури од серијата 6XXX
Материјалите од алуминиумски легури од серијата 6XXX се клучни материјали во областа на железничкиот транзит, автомобилите, електрониката итн. Од 1980-тите, развиените земји и региони како што се Европа, САД и Јапонија развија алуминиумски легури за автомобили, регистрирани оценки како што се 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 и 6082, и формираа релативно комплетен систем за производство и примена на панели за каросерија на автомобили, екструзии, кованици итн. Истражувањето и развојот на индустријализацијата на панели за каросерија и кованици од алуминиумски легури од серијата 6XXX во Кина штотуку започна, и постои јасен јаз. Министерството за индустрија и информатичка технологија на Кина предложи лимови од алуминиумски легури за автомобилски производи да се развијат: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022, итн. Типичниот лим од алуминиумска легура од серијата 6XXX има издолжување A50 од најмалку 25%, вредност r од најмалку 0,60, граница на истегнување при паркирање од 60 d Rp0,2 од најмалку 140 N/mm2 и зголемување на границата на истегнување при стврднување на бојата од најмалку 80 N/mm2. Како одговор на различните потреби, развојот на технологијата за дизајн, подготовка и обработка на алуминиумски легури од серијата 6XXX стана неизбежен тренд на развој.
Алуминиумски легури од серијата 7XXX
Алуминиумските легури од серијата 7XXX имаат добра отпорност на корозија при стрес и се најсилните серии меѓу алуминиумските легури. Тие се меѓународно признати како материјали за авијациски столбови. Неодамна, странските земји развија легура 7055 (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr), чиешто ограничување на истегнување надминува 620 MPa во состојбата T77511. Се користи во авионите Боинг 777 и ја намалува тежината за 635 кг. Во моментов, Кина нема систематски дизајн на легури, подготовка и технологија за обработка на алуминиумски легури од серијата 7XXX за авијација, а некои производи се целосно зависни од увоз. Поради големите инготи од алуминиумски легури од серијата 7XXX со многу легирани елементи, широк опсег на стврднување, голем стрес на леење и лесна оксидација/сегрегација на легираните елементи, металуршкиот квалитет на инготите е слаб, а перформансите на формирање на собна температура се ниски, од големо значење е да се развијат нови алуминиумски легури од серијата 7XXX.
Легура од алуминиум-литиум (Al-Li)
Алуминиум-литиум легурата е најбрзо растечкиот лесен материјал кај авијациските материјали во последниве години. Има карактеристики на мала густина, висок модул на еластичност, висока специфична цврстина, добри перформанси на замор и отпорност на корозија. По замената на конвенционалните алуминиумски легури, масата може да се намали за 10%~20%, а цврстината може да се зголеми за 15%~20%. На почетокот на 21 век, американската компанија ALCOA го лансираше „Планот ALCOA Aviation 20/20“, со цел да ги намали трошоците и тежината на авијациските алуминиумски легури за 20% во рок од 20 години. Constellium разви алуминиум-литиум легури 2050 и 2198 (Al-Cu-Li-Mg-Ag) со мала густина, висока цврстина и висока толеранција на оштетување. Постојат многу малку видови легури Al-Li независно развиени во Кина, а е користена само легурата 1420. Алуминиум-литиум легурата што се користи во патничкиот авион C919 е обезбедена од Alcoa. Домашно, може да се произведуваат само ограничени видови легури како што се 1420, 2195, 2197 и 2A97, а инготите се само рамни инготи под ((310~400)×1280×4000) mm и тркалезни инготи под φ650 mm. Рамните инготи (2B16) со дебелина од повеќе од 60 mm и ширина од повеќе од 1500 mm, како и инготите (2B16) со дијаметар од повеќе од 1500 mm во областа на висококвалитетните воздухопловни апликации сè уште не се индустриски произведени. Затоа, од големо значење е да се развие нов дизајн на алуминиум-литиумска легура, подготовка на ултра-големи инготи и технологија за длабинска обработка.
Легура од алуминиум отпорна на топлина
Легурите на алуминиум отпорни на топлина се клучни основни материјали во областа на воздухопловството, автомобилите, железничкиот транспорт итн., со регулирање на елементи како што се Si, Fe, Ni, Ag и ретки земни метали за да се направат алуминиумски легури отпорни на оксидација и ползење на високи температури. Традиционалните легури на алуминиум отпорни на топлина вклучуваат: 2519, 2618, 2219, 2D70 итн. Со брзиот развој на воздухопловната и автомобилската индустрија, се поставуваат повисоки барања за легури на алуминиум отпорни на топлина. Новата генерација борбени авиони има голема брзина на крстарење, а работната температура на обвивката на трупот е над 150°C. Во моментов, температурата на долгорочна употреба на легури на алуминиум отпорни на топлина како што се 2618 и 2D70 е под 150°C. Императив е да се развијат нови легури на алуминиум отпорни на топлина.
Легура Al-Sc со ултра ниска содржина на скандиум (Sc)
Легурата Al-Sc има одлични својства како што се висока цврстина, добра пластичност и отпорност на корозија, и стана нова генерација на лесни материјали за воздухопловство, бродови итн. по легурата Al-Li. Затегнувачката цврстина на легурата Al-Mg што содржи траги од скандиум е 30% повисока од онаа на легурата 5083, а границата на истегнување е повеќе од двојно поголема. Нејзината заварливост е споредлива со онаа на конвенционалните легури од серијата 5XXX, механичките својства на зоната погодена од топлина и заварот се приближно еднакви на оние на матрицата, а нејзината отпорност на корозија е споредлива со онаа на легурата 5083. Заменувањето на легурите од серијата 5XXX или 6XXX во производството на воздухопловни компоненти може да постигне значителни ефекти на намалување на тежината, а исто така е супериорен материјал за автомобили и железнички возила. Русија е на чело на светот во развојот на алуминиумски легури што содржат скандиум и има формирано легури Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc и Al-Cu-Mg-Sc со содржина на скандиум од 0,18%~0,5%. Со цел да се промовира примената на алуминиум-скандиумски легури во воздухопловството и автомобилската индустрија, Министерството за индустрија и информатичка технологија на Кина ги наведе алуминиумските легури што содржат скандиум како еден од новите материјали за приоритетен развој. Кина е богата со ресурси на скандиум и изгради производствена линија за екстракција на скандиум оксид со висока чистота, поставувајќи ја основата за развој на алуминиум-скандиумски легури.
Алуминиумска легура за топло печатување со степен 500 MPa за автомобили
Во Кина сè уште има празнина во топлото печатење на високоцврсти материјали од алуминиумски легури. Комбинацијата од нови материјали и развој на нов процес на обликување е ефикасно средство за решавање на проблемот со обликување на автомобилски делови од алуминиумски легури со висока цврстина. Фокусирањето на легури од серијата 7XXX, активното истражување на легури 2XXX и развојот на материјали од алуминиумски легури со степен на квалитет од 500 MPa за топло печат имаат важни перспективи за производство на автомобилски делови со сложена форма.
Композитни материјали базирани на алуминиум
Повеќеслојна композитна плоча од алуминиум-челик: Ефикасната врска помеѓу алуминиумските и челичните палуби стана едно од ограничувањата за олеснување на надградбите на големите бродови. Преодниот спој од алуминиум-челик композитен материјал што се користи за заварување помеѓу алуминиумските и челичните трупови обезбедува решение за замена на традиционалниот процес на заковување. Хонда разви технологија за спојување на челик и алуминиум што ќе се користи глобално во масовно произведени рамки за автомобили. Во моментов, композитните спојки од алуминиум-челик што се користат во Кина главно се увезуваат од странство, со цена од дури 4×105 CNY/t. Со идните бродови од голем обем, потребни се повисоки температури на заварување, поголемо оптоварување на лежиштата и посилни интерфејси за поврзување за преодните споеви, а итно се потребни високо-перформансни спојки од алуминиум-челик.
Време на објавување: 08.03.2025
