铝合金的应用领域与发展方向

.. .. ..铝合金的主要应用领域及其进展方向一，铝合金简介以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属构造材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。二，铝合金的分类，超高强度铝合金，耐热铝合金，铝基复合材料。其应用的领域各有侧重，涵盖了铝合金的全部应用领域。三，铝合金的应用1，典型用途1050食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉1060，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具1145包装及绝热铝箔，热交换器1199电解电容器箔，光学反光沉积膜1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材专业.专注 ... .. ..2023螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品2023〔包括高温〕的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与构造元件，，卡车构架与悬挂系统零件2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、构造与运输工具构造件，螺旋桨与配件2024飞机构造、铆钉、构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件2036汽车车身钣金件2048航空航天器构造件与兵器构造零件2124航空航天器构造件2218，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环2219，，工作温度为焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂力量2219合金的焊条和填充焊料2618模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件100℃的构造铆钉的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片2A06150~250℃125~250℃的航空器构造铆钉2A01合金的高，100℃的航空器专业.专注 ... .. ..构造铆钉2A11、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑构造件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉2A12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件2A14外形简单的自由锻件与模锻件2A16工作温度250~300℃的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱的航空器零件2A50外形简单的中等强度零件2A60航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等2A70飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等2A80、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件2A90航空发动机活塞3003用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件3105房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶专业.专注 ... .. ..盖、瓶塞等3A21飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等5005与3003合金相像，。用作导体、炊3003合金上的氧化膜更加光明，合金的色调协调全都5050薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，、油管与农业浇灌管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等5052、抗蚀性、可烛性、疲乏强度与中等，、油管，、，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等5056、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合5083、，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、元件、装甲等5086、，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、零部件与甲板等5154焊接构造、贮槽、压力容器、船舶构造与海上设施、运输槽罐5182，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件5252，。在阳极专业.专注 ... .. ..氧化后具有光亮透亮的氧化膜5254过氧化氢及其他化工产品容器5356焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝5454焊接构造，压力容器，海洋设施管道5456装甲板、高强度焊接构造、贮槽、压力容器、船舶材料5457经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件5652过氧化氢及其他化工产品贮存容器5657经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何状况下必需确保材料具有细的晶粒组织5A02飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶构造件5A03，，焊接容器，焊丝，可用来代替合金5A05焊接构造件，飞机蒙皮骨架5A06焊接构造，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件5A12焊接构造件，防弹甲板6063合金的构造件，如梯子、电视天线等6009汽车车身板6010薄板：汽车车身6061要求有肯定强度、，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、夹具、机械零件、、棒、形材、板材专业.专注 ... .. ..6063建筑型材，、台架、家具、栏栅等用的挤压材料6066锻件及焊接构造挤压材料6070重载焊接构造与汽车工业用的挤压材料与管材6101公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等6151用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可、高的强度，又要有良好抗蚀性之用6201高强度导电棒材与线材6205厚板、踏板与耐高冲击的挤压件626220232023合金的有螺纹的高应力零件6351车辆的挤压构造件，水、石油等的输送管道6463，以及经阳极氧化处理后有光明外表的汽车装饰件6A02飞机发动机零件，外形简单的锻件与模锻件7005挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接构造，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进展固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒7039、低温器械与贮存箱，，、装甲板、装置7049用于锻造静态强度与7079-T6合金的一样而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲乏7075-T6合金的相等，而韧性稍高专业.专注 ... .. ..7050、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂力量、断裂韧性与抗疲乏性能都高7072空调器铝箔与特薄带材221930033004505050527475、7178合金板材与管材的包覆层7075用于制造飞机构造及期货他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力构造件、模具制造7175用于锻造航空器用的高强度构造性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲乏强度都高7178供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件7475，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件7A04飞机蒙皮、螺钉、、隔框、翼肋、起落架等2，超高强度铝合金的简介及其主要应用领域和进展简介：高强度铝合金具有比重小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点，被广泛地应用于航空工业及民用工业等领域，尤其在航空工业中占有格外重要的地位，是航空工业的主要构造材料之一。应用：1.超高强铝合金具有密度低、强度高、热加工性能好等优点，是航空航天领域的主要构造材料。现代航空航天工业的进展，对高强铝合金的强度和综合性能提出了更高的要求。近年来，材料工作者通过优化合金的成分设计，承受型的制坯方法、成形加工及热处理工艺，研制开发出多种使用性能专业.专注 ... .. ..更好的超高强铝合金，这些材料既具有600MPa以上的抗拉强度，又能保持较高的韧性和耐腐蚀性，且本钱较低，，成为目前军用和民用飞机等交通运输工具中不行缺少的重要轻质构造材料。超高强铝合金正成为世界各国构造材料开发的热点之一。，人们就开头争论Al-Zn-Mg-Cu系合金，但由于该系合金存在严峻的腐蚀现象而未得到实际应用。20世纪中期，通过在合金中添加Mn，Cr，Ti，美国、前苏联相继开发出7075合金和B95高强铝合金，，并着手争论超高强铝合金。1956年，前苏联学者在深入争论Al-Zn-Mg-Cu系合金的根底上，研制出世界上第1种超高强度铝合金——μ局部超高强铝合金。继而通过提高合金纯度，降低合金元素含量开发出B96ц的改型合金B96μ1和B96μ2。近年来，又转变时效制度，承受过时效态代替峰值时又投入大量人力物力争论的热处理状态，，且静强度降低、幅度小，因而应用领域广泛。1972年，美国铝业公司通过降低7075合金中的Fe和Si等杂质含量，，并在合金中添加锆代替铬，开发出了7050合金；1978年，对7050合金的成分进展微调，成功研制了7150合金,并将其加工成T651及T6151态厚板和挤压件,用于制造波音767、空中客车A310等飞机的上翼构造。，20世纪80年代末，美国Alcoa公司开发出T77处理工艺，并应用于IM/7150合金，使之具有T6态强度和T73态抗腐蚀性能。7150T77合金板材和挤压材目前已大量用于制造飞机框架、舱壁等构造件。随后，通过提高合金中的锌含量，进一步开发出超高强度的IM/7055T77合金,用于制造波音777的上翼蒙皮和专业.专注 ... .. ..龙骨梁。目前，IM/7050T74、7055T77板材的应用争论。开发快速凝固/RS/PM)制备工艺，RS/PM铝合金。RS/PM制备方法，研制出PM/，、后续真空压实烧结工艺，在试验室制备出σ700MPa以上的超高强铝合金。但是，由于传统RS/PM工艺难以制备大尺寸材料，生产本钱高，且合金中锌含量很高，导致粉末烧结困难，因此，承受传统RS/PM工艺生产的超高强铝合金并未得到实际应用。2090年月初期，RS/PM工艺走向规模化、有用化，使RS/PM工艺生产有用超高强铝合金材料变为现实。，除保持了晶粒细小、组织均匀、能够抑制偏析等优点外，由于从合金熔炼到坯件近终成形可一次完成，削减了材料在制备过程中被氧化的可能，缩短了制备流程，降低了本钱，且易于制备大尺寸块状材料。到90年月末，美国、英国、日本等工业兴旺国家利用喷射成形技术8%(14%)，抗拉强度σ760～810MPa，延长率δ为8%～13%的一代超高强铝合金，用于制造交通运输领域的构造件及其他高应力构造件。国内超高强铝合金的争论开发起步较晚，20世纪80年月初，东北轻合金加Al-Zn-Mg-Cu系高强高韧铝合金。目前，在一般7XXX系铝合金的生产和应用方面已进入有用化阶段，产品主要包括70757050等合金。2090年月中期，北京航空材料争论所承受常规PM/7091、CW67等合金，其强度与IM/7075T6的相当。近来，我国又开7A60合金。“九五”期间，北京有色金属争论总院和东北轻合金专业.专注 ... .. ..加工厂开展了仿高锌含量的喷射成形超高强铝合金的研制开发工作，他们分别，制成了各种尺寸的〔模〕锻件、挤压材，合延长率则分别到达8%～10%和4%～7%，接近国外20世纪低频电磁半连续铸造高合金化超高强铝合金的争论。目前已开发出低频电磁半连续铸造技术，该技术不仅可以得到国外高频、、外表质量改进和抑制开裂的效果，，为高合金化超高强铝合金的制备制造了根本条件。2.高强度铝合金的导线应用在国际上，铝镁硅型的高强度铝合，由于它具有的优点和对其生产工艺的不断改进，使它更具有实际使用价值。在欧洲，以法国为代表，在输电线路上大量承受，占线路总长的绝大局部，日本承受铝合金的输电线路在50%以上；美国和加拿大也有很大的比例；即使东南亚进展中的国家，像印度、印度尼西亚、菲律宾等也都承受铝合金用于导线输电线路。，在一样的单位重量下，铝合金导体有直流电阻小、载流量大、拉力大、拉力单重比大等优点；在具有一样载流量条件下比较，铝合金导线有重量轻、拉力大、拉力单重比更大等优点。，易安装施工。它所具有的优点表现在线路建设中可加大档距，削减杆塔数目，或降低杆高度，总之它能降低工程造价，因此受到电力部门的欢送。，高强度导电铝合金。当前世界电力工业进展，一方面是兴旺国家多数已把国内甚至跨国电网进专业.专注 ... .. ..行互联，。这些线路承受型材料，削减电能损耗，延长线路使用寿命。另一方面，进展中国家，像东亚、东南亚和南美地区的国家，大规模的电网建设方兴未艾，大规模的大容量远距离送电代表着目前的现状。大容量远距离输电，，但为了削减电能损耗，改善导线的弧垂特性，降低线路造价，铝合金导线开头走上舞台。在欧洲，以法国为例，其输电线路的导线绝大多数承受高强度铝合金导线，它不仅改善线路质量，延长导线使用寿命，同时还降低了线路造价。在美国。在日本，不但为了要输送大容量的电能，而且由于土地限制，，因此耐热铝合金导线被广泛应用，在输电线路中已超过50%承受高强度铝合金和耐热铝合金。，其超高压输电线路也承受高强度铝合金导线。在大容量远距离的输电线路上，其导线用量一般都很多，而且是高电压的主干线路，因此承受性能优良的原材料制作导线是其进展的一个重要方面，因此除大力推广承受目前已能正常批量生产的高强度铝合金导线、铝包钢芯铝绞还将着重开发高导电铝其导电率将由目前的61%IACS提高到，200N/mm2以上，这样既能削减电能损耗，又增大拉力单重比，改善线路的弧垂特性。，江湖海岛，高山峡谷，污秽地带，腐蚀性气氛，因而又进展了像大跨越、特大跨越导线、耐腐蚀性防振动导线，防冰雪导线；，削减电晕损失的专业.专注 ... .. ..底电晕导线等，，但它为线路建设起到很大的作用。我国高强度铝合金导线的年产量不超过1万吨，国内实际用量比生产少得多，，因此，在国内的实际线路中承受铝合金导，我国的应用状况实在微缺乏道了。，并少量获得使用，可是在主干线的重要工程中却多数承受国外产品，这使得特种导线的应用常常受阻。。作为架空线导体，除了电工铝以外，最重要的是高强度铝合金。作为架空线用铝合金，首先是提高强度，即现在常用的牌号有Aldrey、6201、LHA1等，以后又提出要提高耐热性能，、高导电耐热铝合金；又为了获得耐热高温顺耐热高导电性能良好的铝合金，开发出高强度耐热铝合金、高导电耐热铝合金。1958年我国开头争论铝合金作为架空导线的导体，然而工艺未过关而难以Al-Mg-Si高强度铝合金线，IEC标准中规定的各项参数，即单线的抗拉强度σb≥294N/mm2，延长率δ≥4%，电阻率ρ制成架空线的性能也均符合要求，1965年曾在上海的奉贤年后调查时仍在安全运行。如今，我国二滩电站的电力送出工程便承受高强度铝合金导线。架空导线铝合金导体，除高强度铝合金外，主要的进展方向是耐热、高强度耐热，它的消灭与应用，标志着上了一个的台阶。耐热铝合金导线是输变电网中大容量线路用的型导线，耐热铝合金有二专业.专注 ... .. ..其导电率分别为和60%IACS52.5%IACS)，它具有良好的高温特性，150℃下使用(电工铝导体的长，耐热铝合金导线的载流量较铝导线提1倍，在大容量线路输电时可以削减导线的相分裂根数，提高安全牢靠性。，只与电工铝导体一样，高强度耐热铝合金比耐热铝合金的强度高35-63%，能用作大跨越导线，抑制大跨越导线容量偏低的缺点。对于作为输电线路用导线，除了满足肯定载流量，它需要足够的铝截面，，，以及他们的比值。从表1可以看出访用铝合金绞线对线路有好处，可以削减弧垂量，降低杆塔高度，或可以增加杆塔间距。此外，它有较强的过载力量，因此在经过覆冰地段(如覆冰厚度为20cm～30cm时)，其线路的综合造价可以适当降低；在通过山地，由于地形凹凸不平，起伏较大，杆塔塔位较难安排，如采用(钢芯)铝合金绞线，线路建设就更经济了。3，耐热性铝合金的简介及其应用领域和进展简介：能在较高温度下使用而不软化的铝合金。提高铝合金热强性的主、过剩相强化和晶界强化等。为此，常参加钼、镍、铜、锂、，以形成热稳定性较好的过剩相Al2CuMg，Al6Cu3Ni，Al2FeSi，Al9FeNi，Al2CuLi，Al6Mn，Al3Ti，Al3Fe，Al4Ce4，Al2Cu4Mg5Si4等。〔包括耐热锻铝合金、耐热硬铝合金〕和耐热铸造铝合金。主要用作在150～300℃工作的零件，如涡轮压缩机叶片盘、焊接容器、活塞等。专业.专注 ... .. ..主要用途可以用于架空输配电线路上面，连续使用温度可以到达90度，载流量力量高，防腐性能好。开发快凝耐热铝合金的最终目的是取代飞机零件中的钛合金。近些年来的争论成果说明，，快凝耐热铝合金的某些性能已相当或超过了局部钛合金的。例如：Al-Fe-Zr-V的比强度与Ti-6Al-4V相已合金的，再加上这些型合金密度低，价格廉价，一般不含有贵重的温度范围内与常规的钛合金竞争，甚至取代钛合金。目前，快凝耐热铝合金已成功地用于制造气体涡轮发动机的压缩翼片和叶片，以及涡轮和散热片等部件，还可以用于制造火箭和宇宙飞船上的某些构件。当快凝耐热铝合金用于制造飞机构件时，造价一般只是钛合金的30%～50%，而飞机重量却可以减轻15%左右。假设进一步提高其耐热性能，应用范围还将扩大。进展方向：快凝耐热铝合金目前存在的问题主要有以下几方面。性能方面：1、快凝耐热铝合金的疲乏强度、蠕变强度还不够高，这与粉末冶金过程中原始颗粒界面和氧化物有关；2、快凝耐热铝合金的断裂韧性也不甚抱负，尤其是存在明显的中温脆性，。本钱方面：承受，虽然性能比熔铸合金优越，但制造本钱偏高却成了该合金面临的挑战。：1、进展低本钱。RS/PM工艺而言，生产工序简化，避开了原始粉末颗粒界面氧化问题，可使合金的韧性得到提高，。因此，应进一步完善喷射沉积快凝工艺，使其应用于实际生产。2、，包括过固溶的基体在受热过程中的作用。3、争论引起合金中温脆性的缘由及解决措施，进一步提高合金的韧性。四，铝基复合材料简介及应用领域和进展方向专业.专注 ... .. ..简介：复合材料是应现代科学进展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。复合材：聚合物基复合材料〔PMCs〕、金属基复合材料〔MMCs〕、陶瓷基复合材料〔CMCs〕。金属基复合材料基体主要是铝、镍、镁、钛等。铝在制作复合材料上有很多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术简洁把握,易于加工等。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲乏和更耐磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。依据增加体的不同,铝基复合材料可分为纤维增加铝基复合材料和颗粒增加铝基复合材料。纤维增加铝基复合材料具有比强度、比模量高,尺寸稳定性好等一系列优异性能,但价格昂贵,目前主要用于航天领域,作为航天飞机、人造卫星、空间站等的构造材料。颗粒增加铝基复合材料可用来制造卫星及航天用构造材料、飞机零部件、金属镜光学系统、汽车零部件;此外还可以用来制造微波电路插件、惯性导航系统的周密零件、涡轮增压推动器、电子封装器件等铝基复合材料的性能、含量、分布等。与基体合金相比,铝基复合材料具有很多优良的性能。低密度良好的尺寸稳定性强度、模量与塑性增加体的参加在提高铝基复合材料强度和模量的同时,降低了塑性。耐磨性高的耐磨性是铝基复合材料(SiC、Al2O3增加)的特点之一。疲乏与断裂韧性铝基复合材料的疲乏强度一般比基体金属高,而断裂韧性却下降。影响铝:增加物与基体的界面结合状态、基体与增加物本身的特性和增加物在基体中的分布等。热性能增加体和基体之间的热膨胀失配在任何复合材料中都难以避开,为了有效,使其与半导体材料或陶瓷基片保持热匹配,常选用低。应用领域：1在汽车领域的应用 铝基复合材料在汽车工业的应用争论起步最早。上个世纪年月,日本丰田公司成功地用复合材料制备了发动专业.专注 ... .. ..。美国的研制出用颗粒增加铝基复合材料制造汽车制动盘,使其重量减轻了,而且提高了耐磨性能,噪音明显减小,摩擦散热快;同时该公司还用颗粒增加铝基复合材料制造了汽车发动机活塞和齿轮箱等汽车零部件。用复合材料制成的汽车齿轮箱在强度和耐磨性方面均比铝合金齿轮箱有明显的提高。铝合金复合材料也可以用来制造刹车转子、刹车活塞、刹车垫板、卡钳等刹车系统元件。铝基复合材料还可用来制造汽车驱动轴、摇臂等汽车零件。在航空航天领域的应用 现代科学技术的进展,对材料性能提出了越来越高的要求,特别是航空航天领域要制造轻松敏捷、性能优良的飞机、卫