较大想象“轻量化”的铝合金

发布时间：2021-06-11

2011-2015年，中国汽车单车铝材料用量将每年10%~12%的速度增长，到2015年中国汽车用铝量将从目前的190万吨增长至314万吨。
　　
　　2013年科技界的盛宴非“神十”的成功发射莫属，“神十”太空舱上的太空授课更是让人无比神往，印象深刻，深深领会科技的魅力。
　　
　　除了“神十”的太空课让人感兴趣之外，其制造材料也同样代表科技研发的尖端，而“铝合金”就是其中不可缺乏的高端金属材料。
　　
　　提起新材料铝合金，其主要“用武之地”在于汽车和航空航天。
　　
　　实际上，从“神一”到“神九”到目前“神十”的顺利升空，西南铝业一直承担着为运载火箭和航天飞船提供铝合金材料的任务。西南铝业承担了“神十”数十个品种的研制和试制任务，其中主要以铝合金材料的研制为主。据介绍，西南铝业提供的铝合金材料，被“神十”用作蒙皮，这就好比“外衣”。
　　
　　国内处于改进研发阶段，
　　
　　提高深加工技术是趋势
　　
　　还是从“神十”说开来吧。
　　
　　据了解，锻件是飞船骨架的重要关键结构受力件，相当于人的“骨架”。飞船在启动、飞行、回收过程中承受了巨大的载荷，因此，对锻件的材料、组织、性能、尺寸，均提出了很严格的要求。
　　
　　而先进铝合金正是由于具有高比模量、抗疲劳以及耐腐蚀等性能，成为航空工业中的主要结构材料。在民用和军用飞机结构材料中，铝合金材料的用量比例一般在20%~80%。如代表先进水平的B-777飞机中铝合金的用量为70%，在A-380中为60%，C-17军用运输机中铝合金的用量为70%。
　　
　　近年来，由于复合材料和钛合金的用量增加，较新设计的飞机中铝合金的用量相对减少，但高纯、高强、高韧、耐蚀的高性能铝合金用量却在增加。
　　
　　航天工程所需的关键铝合金材料，具有高冶金质量、高性能的技术指标要求及品种规格多、构件尺寸大等特点，其所用材料的组织、性能及表面精度等要求极其严格，以前长期被国外实行技术垄断和封锁。然而，从这次“神十”的成功发射来看，国产的铝合金铸件已经达到了国际水平。
　　
　　据了解，关节部件的铝合金材料，强度、塑性、耐腐蚀性和抗疲劳度等各方面的综合性能，广西南南铝都达到了国际先进水平。此前，西南铝业已经研制出直径6.1米级超巨型铝合金锻环，仍然是“亚洲靠前环”，从上次“神九”开始运载火箭上用到的相关级别的铝合金锻环就是广西南南铝制造的。
　　
　　此前据西南铝业方面介绍说，我们平日在电视里看到的折叠式的太阳能板打开的神奇景象，其中材料也是广西南南铝制造，“那是由超薄高精铝合板材制成。”据了解，目前只有俄罗斯、美国和中国能生产这种板材，而国内只有广西南南铝掌握了这个技术。
　　
　　虽然国内个别企业已经达到国际先进水平，但是大部分的企业仍然处于改进研发阶段，“国外的俄罗斯铝业是全球较大的铝生产企业，研发水平代表了行业的先进水平，在找矿方法、能源消耗、生产工艺及精细化技术革新方面比国内的南山铝业等具有明显优势。与国外相比，国内铝合金研发仍处于改进研发阶段，降低生产成本、提高深加工技术是主要方向。”中信建投经济咨询冶金行业研究员高方宏告诉记者。
　　
　　再者，据记者了解，国内目前专注于在铝合金研发的科研机构还有沈阳铸造研究所，其近五年承担的科研项目中，优质铝、镁合金铸件变压反重力铸造成套技术产业化成为国家重大科技转化项目之一，航空镁铝金材料开发及细管研究成形技术研究获得科技部科研所结束开发研究专项资金。
　　
　　铝合金提升终端产品附加值，
　　
　　替代产品会有威胁
　　
　　据了解，未来20年，预计全球GDP年均增长率为3.71%，全球航空旅客周转量(RPKs)的年均增长率为5.2%。其中，中国的GDP年均增长率为5.87%，中国的航空旅客周转量年均增长率为7.7%，高于全球平均水平。中国经济的长期强劲增长推动航空运输需求的增长，政府建设“民航强国”的决心和对航空基础设施的规划使得航空运输业前景无限。
　　
　　而我国也已启动大飞机的发展计划，结构材料以铝合金材料为主。
　　
　　据有关券商预测，我国客机在未来10年每年将需要单通道飞机100多架；对100~125座级和210座级的单通道飞机需求将超过300架；150~175座级单通道飞机超过1000架。为了形成我国大客机特色和竞争优势，必须发展高性能的铝合金材料，包括2000系(Al-Cu)，7000系(Al-Zn-Mg-Cu)、6000系(Al-Mg-Si)及铝锂(Al-Li)合金。
　　
　　铝合金的价值不仅体现在航空航天，在汽车领域，也有“一番作为”。
　　
　　铝合金是既提升汽车性能又能满足某些法规要求的轻量化材料，近些年来，铝合金在汽车上的用量不断增加，用作发动机、热交换器、涡轮增压器、变速箱体、车轮以及车身等部件。铝合金板的冲压性能已经接近或在某些方面超过了钢板，因此可替代钢板来制备汽车车身板。铝合金的应用可起到很好的减重效果，如采用铝合金冲制汽车车身，质量可以降低约10%。
　　
　　欧美等发达国家汽车工业发达，非常重视汽车节能和环保，铝合金在汽车轻量化方面的使用量和比例逐年提高。
　　
　　例如：德国奥迪A8首创了ASF铝合金空间桁架车身轻量化技术，成为世界上首辆全铝合金车身的产量型轿车，其采用ASF铝合金空间桁架车身结构，其整体结构刚性则提升25%，但车辆结构因大量采用铝合金材质而节省6.5公斤。ASF组件大多以铝制成，不仅帮助奥迪减轻车身重量，也保证了良好的吸能和制动的效果。与此同时，这些铝制零件还可以大规模回收再利用。
　　
　　据有关数据表明，到2015年，欧洲主要国家平均每辆汽车铝使用量将增长至180kg,铝材料占整部汽车的重量也将由目前的9%提高到12%。
　　
　　而中国汽车铝合金使用比例较低，2010年中国平均每辆汽车铝使用量为99kg,低于全球平均112kg的使用量，比欧洲、北美发达国家汽车用铝量差距则更大。但是据有关数据预测，2011-2015年，随着中国汽车工业节能减排的深入，中国汽车单车铝材料用量将以每年10%~12%的速度增长，到2015年中国汽车用铝量将从目前的190万吨增长至314万吨。
　　
　　再者，在铝合金整条产业链上，其也扮演着极其重要的角色。
　　
　　“在铝土矿-氧化铝-电解铝-型材-消费端这条产业链上，铝合金是部分型材的原材料，在整个产业链中扮演的角色是中间产物，得以提升终端产品附加值的重要材料。”上述研究员告诉记者。
　　
　　可以说，下游需求量的稳增以及材料本身附加的价值，使得市场各方不断看好铝合金新材料。“从其他市场分析，铝合金是在满足法规要求下能大幅提升汽车性能的轻量化材料，随着技术的不断推广，未来汽车市场的高性能铝合金需求不可小觑，另外，其他轨道交通的市场需求也将持续增长。在相当长一段时间内，铝合金的未来前景都非常广阔，随着技术的不断发展，替代材料的出现有可能会为其带来市场威胁。”上述研究员向记者表示。

上一条：铝管种类

下一条：怎样鉴别优质的硬质合金锯片