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探析铝合金挤压及其新材料的研发概况与应用前景

作者: 收录时间:2022-09-29 浏览量:641次

一、我国铝合金新材料与挤压新产品的研制开发方向

中国铝工业和铝加工业正处于高速持续发展的第三次高潮中。2014年全国原铝产量逾2000万t/a,连续10年雄踞世界榜首。铝材产量由1980年不到30万t/a,增长到2014年的2000万t/a,超过美国,跃居全球第一,而且正以比世界年平均增长率(5%~6%)大得多(18%~22%)的速度增长。2016年,中国的铝挤压材产能达1200t/a,实际产量达980万t/a,大大超过美国并成为净出口国。但是,整体水平和自主研发能力与国际先进水平仍有很大差距,需要迎头赶上,还有许多工作要做。


⑴ 铝合金新材料的研发方向

应用微合金化理论、采用电子冶金技术,调整合金元素含量和比例,添加高效微量元素,研究新型强化理论,开发新型形变热处理工艺及高效纯化、净化、细化和均匀化新技术,改造现有1×××~9×××的上千种传统铝合金,使之充分发挥潜力,并设计和发展一批新型的高强、高韧、高模、耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐高温、耐低温、耐辐射、防火、防爆、易切削、易抛光、可表面处理、可焊接的和超轻的铝合金材料及挤压产品,以满足不断发展的国防军工、科技尖端和国民经济高速度发展的要求。


⑵ 研究开发各种新型铝合金热处理、形变热处理、表面处理,以获得各种具有特殊性能和特种功能的新材料。


⑶ 全面深入研究铝合金的成分–加工与热处理–组织与性能之间的关系,以改善各种材料的性能,拓宽其用途,使之成为各种场合的新材料。


⑷ 广泛研究铝合金的粉末冶金、喷射成型、复合材料、超细粉和纳米级材料等新产品。


(5)深入研究与开发各种先进的、特殊的挤压加工方法与技术,熔铸工艺与模具技术以及各种先进的热处理技术与精整矫直工艺,大批量生产高强高性能的各种规格与形状的铝合金挤压材。


二、我国铝合金挤压材的市场分析与预测

目前世界铝材年产、消量以5%~6%的速度增长,而我国则超过20%,远远超过国际的增长速度。但是,我国人·年均消耗量(10.8Kg/人·年),低于工业发达国家(美国为31Kg/人·年,日本为28Kg/人·年)。因此,在我国发展铝加工工业仍有很大空间,特别是高精度高性能精密工业结构型材以及深加工产品等出口量正在逐年上升。目前,除了少量高档建材和高档高性能精密工业材需从国外进口外,大量建筑型材已远销欧美、日本和东南亚,成了型材净出口国。归纳起来,我国在“十二五”以后的若干年内,铝合金型材市场(产、消)将向以下方面发展。


⑴ 铝合金建筑型材将在调整中持续发展


根据我国国民经济发展分三步走的战略,现在我国已进入了全面建设小康社会阶段,2001-2050年期间将达到中等发展国家的水平。由于广大农村经济的发展和生活水平的提高,城市化建设步伐加快,开发区和城乡结合部的公租房、经济适用房、安置房等建设以及国民经济高速持续发展的拉动,塑料门窗缺陷的暴露和节能型新门窗产品的涌现等原因,在25~30年内,我国民用建筑铝型材仍有很大的发展空间(估计年增长率为8%~10%,而国外已基本饱和,增长率仅为2%~3%),不会饱和或被其它材料所代替,而且还会大量出口,占领国际市场,呈持续发展趋势。


   ⑵ 工业铝合金型材将在市场刺激下高速发展


我国工业铝型材的发展还远远落后于建筑铝型材,也落后于国际先进水平。据国外工业发达国家统计,铝材的前三大用户是交通运输业、建筑业、包装业,分别占铝材消费的36%、21%和20%。交通运输业主要用工业铝型材,但目前我国工业铝型材的发展还不能满足交通运输及其他国民用经济发展的需求,这必然蕴藏一个非常有潜力的巨大市场。据发改委发布的有关信息,到2020年,我国将修建18000公里高速铁路和8000公里地下铁道或轻轨线,以及普通铁路的动车组化(>200kg/h)和运煤、矿石和化学药品等货车车辆的铝化等,每年共需大中型精密特种铝合金挤压材几十万吨。


   (3)高强高性能铝合金材料的技术开发与应用前景


铝合金是飞机和航天器轻量化的首选材料,铝材在航空航天工业中应用十分广泛。目前,铝材在民用飞机结构上的用量为70%~80%,在军用飞机结构上的用量为40%~60%。在最新型的B777客机上,铝合金也占了机体结构质量的70%以上。


据波音公司预测,2008-2027年全世界对100座以上新飞机需求量为29400架,而空客预测为24000架,平均每年1500架。目前,制造飞机平均用铝量比10年前已增长一倍多,平均每架飞机座位的用铝量由10年前的450公斤增长到1吨,铝材料占宽体飞机平均自重的80%。据统计,一架大飞机平均用铝约为100t。在今后20年内,全世界每年大飞机用铝材约为50万t/a铝合金材料。中国航空业步入高速增长轨道,带动航空材料产业腾飞。据中国商飞公司测算,中国航空客流量将以每年7.7%速度增长,未来20年,中国总计需新增大型客机4097架,航空材料的国产率会稳步提升,2010-2020年航空合金材料的年增长率将保持在10%以上。


三、小结

   新合金是发展新挤压材的基础,近年来利用微合金理论,不仅改善了大批传统合金,而且研发了大量新合金,并利用先进的加工工艺和热处理工艺,研发了大量的军用和民用挤压材,满足了国防现代化需要,促进了国民经济高速持续发展和人民生活水平的不断提高。

   铝及铝合金挤压型材是一种“永不衰败”的材料,民用建筑型材将在调整了持续发展、工业用铝合金挤压材将高速持续发展,高强高韧高性能材料将掀起新一轮发展高潮,铝及铝合金挤压材将迎来一个广阔的发展市场。

主要参考文献

[1]刘静安 LIU Jing’an,谢水生 XIE Shui sheng,铝合金材料应用与开发 Application and development of Aluminum alloys [M],Beijing,Metallurgical industry Press,2011

[2]刘静安 LIU Jing’an,铝及铝合金工业发展新动态与技术创新[J],轻合金加工技术 LIGHT ALLOY FABRICATION TECHNOLOGY,2007,4:4.

[3]刘静安 LIU Jing’an,浅谈中国铝及铝合金材料产业发展战略(1,2,3)[J],铝加工 Aluminum Fabrication,2006,5 :1.

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