Общий термин для сплавов на основе алюминия. Основными легирующими элементами являются медь, кремний, магний, цинк, марганец, а вторичными легирующими элементами — никель, железо, титан, хром, литий и т. д. Алюминиевый сплав является наиболее широко используемым конструкционным материалом из цветных металлов в промышленности и широко применяется в авиации, космонавтике, автомобилестроении, машиностроении, судостроении и химической промышленности.
Алюминиевый сплав имеет низкую плотность, но сравнительно высокую прочность, близкую к высококачественной стали или превосходящую ее, обладает хорошей пластичностью, может перерабатываться в различные профили, обладает превосходной электропроводностью, теплопроводностью и коррозионной стойкостью, широко применяется в промышленности, уступая по прочности только стали.
Алюминиевые сплавы можно разделить на обычные алюминиевые сплавы, сверхпрочные алюминиевые сплавы, жаропрочные алюминиевые сплавы и композиционные материалы на основе алюминия в соответствии с их свойствами и сферой применения. Области их применения имеют различную направленность, охватывая все области применения алюминиевых сплавов.
Рыночный спрос на алюминиевые сплавы часто определяет тип, выход и эксплуатационные характеристики изделий из алюминиевых сплавов. Из-за большого разнообразия алюминиевых сплавов процесс разработки и текущая ситуация в стране и за рубежом не одинаковы. Некоторые алюминиевые сплавы будут использоваться в области автомобилестроения, судостроения и космонавтики, поэтому эта часть классифицируется и объясняется в терминах алюминиевых сплавов.
Алюминиевый сплав серии 1XXX
Основные особенности серии 1xxx:
О деформационное упрочнение
O особенно высокая формуемость, коррозионная стойкость и электропроводность
O Типичный диапазон предела прочности на растяжение: от 70 до 185 МПа (10-27 ksi)
O Простое соединение сваркой, пайкой
Серия 1xxx представляет собой коммерчески чистый (CP) алюминий от базового 1100 (99.00% мин. Al) до относительно чистого 1050/1350 (99.50% мин. Al) и 1175 (99.75% мин. Al). Сплавы серии 1xxx являются упрочняемыми, но не используются, когда прочность является основным фактором.
Основное применение серии 1xxx — там, где требуются чрезвычайно высокая коррозионная стойкость и формуемость (например, фольга и полосы для упаковки, химическое оборудование, кузова цистерн или грузовиков, полые детали, полученные формованием, и сложные детали из листового металла).
Электротехнические приложения являются одним из основных применений серии 1xxx, в первую очередь 1350, с относительно строгим контролем над примесями, которые могут снизить проводимость. В результате Международный стандарт отожженной меди (IACS) для этого материала гарантирует электропроводность 62%, что обеспечивает преимущество по стоимости по сравнению с медью в электротехнических приложениях из-за меньшей плотности и меньшего веса алюминия.
Алюминиевый сплав серии 2XXX
Алюминиевые сплавы серии 2XXX (A1-Cu-Mg) обладают высокой прочностью на растяжение, ударной вязкостью и усталостной прочностью, хорошей жаростойкостью, обрабатываемостью и свариваемостью, широко используются в аэрокосмической, автомобильной и оружейной промышленности. Основные марки: 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12 и т. д.
Серия сплавов, таких как сплавы 2024, 2124, 2524 и 2324, была последовательно разработана для повышения прочности, соответствия прочности и вязкости, а также устойчивости к повреждениям.
Модели оборудования моей страны развиваются в направлении облегчения веса, увеличения срока службы, повышения надежности и снижения стоимости, а также предъявляют повышенные требования к вязкости разрушения, стойкости к росту трещин и коррозионной стойкости материала обшивки фюзеляжа.
На основе толстой пластины из алюминиевого сплава 2024-T351 зарубежные страны разработали 2324, 2624 и другие алюминиевые сплавы с высокой устойчивостью к повреждениям для нижней поверхности крыла с различной прочностью, вязкостью, усталостью и коррозионной стойкостью и добились установленных применений. Нам срочно необходимо разработать алюминиевые сплавы серии 2XXX с высокой устойчивостью к повреждениям. В будущем композиционное микролегирование станет важным направлением развития высокопрочных алюминиевых сплавов серии Al-Cu-Mg.
Алюминиевый сплав серии 3XXX
Алюминиевый сплав 3 серии также называется алюминиево-марганцевым сплавом. Содержание марганца составляет 1-1.5%. Это широко используемая серия антикоррозийных алюминиевых сплавов. Прочность алюминиевого сплава 3 серии выше, чем у чистого алюминиевого сплава, хотя его нельзя подвергать термической обработке для повышения его характеристик. , но он имеет хорошую пластичность после холодной обработки (прокатка на стане с переохлаждением) и процесса отжига. Благодаря хорошей коррозионной стойкости и свариваемости его можно использовать во многих отраслях промышленности, таких как индустрия отделки зданий, электронная промышленность, автомобилестроение и т. д.
Основными марками, обычно используемыми в алюминиевых сплавах 3 серии, являются алюминиевая пластина 3003, алюминиевая пластина 3004, алюминиевая пластина 3104, алюминиевая пластина 3005, алюминиевая пластина 3105 и т. д. Среди них наибольшее количество алюминиевого сплава - 3003. Алюминиевая пластина 3003 легко обрабатывается и имеет хорошую стойкость к ржавчине. Ее можно покрыть цветной краской на поверхности исходного алюминия, чтобы изготовить различные декоративные панели для навесных стен и внутренние алюминиевые потолочные косынки. Машина для прессования плитки сгибает цветную алюминиевую черепицу для крыши, которая легкая и прочная, а ее срок службы лучше, чем у стали.
Цена 3003 дешевле, чем у 5052, а производительность сварки также очень хорошая. Некоторые производители материалов для топливных баков грузовиков также используют алюминиевые пластины 3003H24 вместо 5052 для изготовления перегородок в топливном баке, которые не требуют давления, что снижает затраты, не влияя на использование. Прочность сплава 3004 выше, чем у 3003, а производительность формовки лучше. Его можно использовать в качестве корпуса бака полностью алюминиевых банок, а также в качестве устройства для химического производства и хранения жидкостей.
Сплавы 3104 и 3004 очень похожи по составу, обладают высокой прочностью и просты в обработке. В телевизионной промышленности пластины из состояния 3104-O часто используются для изготовления задних плат ЖК-дисплеев телевизоров, штамповки выпуклых корпусов, добавления электронных компонентов и формирования плотных оксидов после формования и окисления. Пленка не только устойчива к коррозии и окислению, но и обладает хорошей изоляцией, что снижает общий вес готового изделия и обеспечивает хорошие характеристики рассеивания тепла.
Сплав 3005 в основном используется в алюминиевых рулонах с цветным покрытием относительно высокого класса. Он производится в промышленности строительных материалов, перегородках крыш, сборных домах и т. д. Он также может использоваться для изготовления кондиционеров, холодильников и других радиаторов, внутренних деталей и т. д. Сплавы 3105 в основном могут использоваться для изготовления штампованных деталей, таких как крышки и колпачки для бутылок.
Алюминиевый сплав серии 4XXX
В настоящее время эвтектические и доэвтектические сплавы Al-Si в основном используются в автомобильных поршнях в моей стране, но с постоянным улучшением требований к производительности двигателя, становится все труднее соответствовать требованиям производительности. Гиперэвтектические сплавы Al-Si имеют низкую плотность, низкий коэффициент линейного расширения, более высокую износостойкость и объемную стабильность и являются более идеальными материалами для поршней, чем доэвтектические и эвтектические сплавы Al-Si.
Поршни из эвтектического сплава Al-Si массово производятся за рубежом и используются в грузовых и легковых автомобилях, например, сплавы A390 в США, сплавы AC9A и AC8A (ZL109) в Японии и сплавы A390 в Австралии.
Однако в настоящее время в моей стране очень мало производителей поршней из эвтектического сплава Al-Si, и большинство из них полагаются на импорт. Кроме того, существует также большой разрыв между материалами из алюминиевого сплава для автомобильных турбированных двигателей и зарубежными странами, а материалы из алюминиевого сплава для высокопроизводительных автомобильных турбированных двигателей в основном зависят от Японии и других стран. Поэтому крайне важно разработать ключевые материалы из алюминиевого сплава для автомобильных высокопроизводительных поршней и крыльчаток с турбонаддувом.
Алюминиевый сплав серии 5XXX
Сплавы Al-Mg, особенно сплавы Al-Mg с высоким содержанием Mg, обладают высокой удельной прочностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью и в будущем станут весьма конкурентоспособными материалами в области аэрокосмической промышленности, высокоскоростных поездов и океанов.
6ХХХ алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав 6-й серии — это алюминиевый сплав с магнием и кремнием в качестве основных легирующих элементов и фазой Mg2Si в качестве упрочняющей фазы. Он относится к алюминиевым сплавам, которые могут быть упрочнены термической обработкой. Сплав обладает следующими преимуществами: средняя прочность, высокая коррозионная стойкость, отсутствие тенденции к коррозионному растрескиванию под напряжением, хорошие сварочные характеристики, неизменные коррозионные характеристики в зоне сварки, хорошая формуемость и производительность процесса.
Если сплав содержит медь, прочность сплава может быть близка к прочности алюминиевого сплава 2-й серии, а производительность процесса лучше, чем у алюминиевого сплава 2-й серии, но коррозионная стойкость ухудшается, и сплав имеет хорошие свойства ковки. Наиболее широко используемые сплавы 6-й серии - это сплавы 6061 и 6063, которые имеют лучшие комплексные свойства. Основная продукция - экструдированные профили, которые являются лучшими экструдированными сплавами. Сплавы широко используются в качестве строительных профилей.
В настоящее время производятся 6 серий алюминиевых сплавов: 6005, 6060, 6061, 6063, 6082, 6201, 6262, 6463, 6A02. Ниже приводится подробное введение в их соответствующие применения.
Основное назначение алюминиевого сплава 6 серии
Экструдированные профили и трубы из сплава 6005 используются для изготовления конструкционных деталей, требующих прочности и высоты, превышающих прочность и высоту сплавов 6063, например, лестниц, телевизионных антенн и т. д.
6009 Панель кузова автомобиля
Лист 6010: Кузов автомобиля
6061 требует различных промышленных конструкций с определенной прочностью, высокой свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью, таких как трубы, стержни, фасонные материалы, пластины
6063 Промышленные профили, строительные профили, оросительные трубы и экструдированные материалы для транспортных средств, скамеек, мебели, заборов и т. д.
6066 Поковки и сварные конструкционные прессованные материалы
6070 Тяжёлые сварные конструкции и прессованные материалы и трубы для автомобильной промышленности
6101 Высокопрочные стержни, электропроводники и материалы радиаторов для автобусов
6151 используется для штамповки деталей коленчатого вала, деталей машин и производства прокатных колец, которые должны обладать хорошей ковкостью, высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.
6201 Высокопрочные токопроводящие стержни и провода
6205 Толстые пластины, педали и высокопрочные профили
6262 Резьбовые детали высокой нагрузки, требующие коррозионной стойкости лучше, чем сплавы 2011 и 2017 годов
6351 Экструдированные конструкционные детали транспортных средств, трубопроводы для воды, нефти и т. д.
6463 Архитектурные и различные профили посуды, а также детали отделки автомобилей с блестящей поверхностью после анодирования
6A02 Детали авиационных двигателей, поковки и штамповки сложной формы.
7ХХХ алюминиевый сплав
В последнее время за рубежом разработан сплав 7055 (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr), предел текучести которого в состоянии T620 превышает 77511 МПа, что используется для самолетов Boeing 777, а вес снижен на 635 кг.
В настоящее время в моей стране авиационный алюминиевый сплав серии 7XXX не имеет систематической разработки сплава и технологии обработки подготовки, а некоторые продукты полностью импортируются. Из-за большого количества легирующих элементов, широкого интервала затвердевания, большого напряжения литья, легкого окисления/сегрегации легирующих элементов и т. д. металлургическое качество слитка плохое, а формуемость при комнатной температуре низкая. Разработка нового алюминиевого сплава серии 7XXX имеет большое значение.
8. Алюминиево-литиевый (Al-Li) сплав
Алюминиево-литиевый сплав является наиболее быстро развивающимся легким материалом в авиационных материалах в последние годы. Он имеет характеристики низкой плотности, высокого модуля упругости, высокой удельной жесткости, хороших усталостных характеристик и коррозионной стойкости. После замены обычных алюминиевых сплавов масса может быть уменьшена на 10% ~ 20%, жесткость увеличена на 15% ~ 20%.
В начале XXI века американская корпорация ALCOA запустила «План ALCOA Aviation 20/20», поставив перед собой цель снизить стоимость и вес авиационных алюминиевых сплавов на 21% в течение 20 лет.
Компания Connian Aluminium разработала алюминиево-литиевые сплавы 2050 и 2198 (Al-Cu-Li-Mg-Ag) с низкой плотностью, высокой прочностью и высокой устойчивостью к повреждениям.
В моей стране существует очень мало марок сплавов Al-Li, разработанных независимо, применяется только сплав 1420, а сплав Al-Li, используемый в пассажирском самолете C919, поставляется компанией Alcoa.
В Китае могут производиться только ограниченные марки сплавов, такие как 1420, 2195, 2197 и 2A97, а слитки представляют собой только плоские слитки размером менее ((310~400)×1280×4000) мм и круглые слитки размером менее ϕ650 мм.
Для высокотехнологичных аэрокосмических приложений плоские слитки (2Б16) толщиной более 60 мм и шириной более 1500 мм, а также слитки диаметром более 1500 мм (2Б16) еще не достигли промышленного производства. Поэтому большое значение имеет разработка новых конструкций алюминиево-литиевых сплавов, сверхбольшой подготовки слитков и технологии глубокой переработки.
