Aliuminis yra gausiausias metalinis elementas Žemės plutoje. Tai antras pagal dydį pasaulyje spalvotųjų metalų gamybos ir naudojimo kiekis po plieno. Jo tankis mažas – apie 1/3 plieno. Kadangi grynas aliuminis yra minkštas ir mažai stiprus, į aliuminį įdėjus nedidelį kiekį elementų, tokių kaip magnis, varis, cinkas, silicis ir ličio, aliuminio lydinio eksploatacinės savybės pagerėja. Aliuminio lydiniai yra plačiausiai pramonėje naudojamos spalvotųjų metalų konstrukcinės medžiagos dėl puikių mechaninių savybių ir atsparumo korozijai. Jie plačiai naudojami statybose, aviacijos ir kosmoso, automobilių, mašinų gamybos, laivų statybos ir chemijos pramonėje.
Aliuminio lydiniai pasižymi puikiomis mechanikos ir chemijos savybėmis:
1 Mechaniniai aspektai, daugiausia atsispindintys mažo tankio, didelio stiprumo, didelio modulio ir kt. Aliuminis yra mažo tankio ir lengvesnis už kitus metalus, tik 1/4 plieno, todėl tinka naudoti srityse, kuriose keliami aukšti lengvumo reikalavimai;
2 Kalbant apie chemines savybes, aliuminio lydinys ore gali sudaryti tankią oksido plėvelę ant savo paviršiaus, todėl jis gali apsisaugoti nuo gilaus oksidavimosi. Todėl jis pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir labai stabilia chemine sudėtimi.
③Aliuminio lydinys pasižymi geru plastiškumu ir gali būti apdirbamas į įvairius profilius. Jis pasižymi puikiu elektros ir šilumos laidumu. Todėl plačiai naudojamas pramonėje, o jo naudojimas nusileidžia tik plienui.
Šiuo metu pramonėje yra daugiau nei 250 skirtingų sudėčių aliuminio lydinių. Siekdama palengvinti atskyrimą pagal skirtingas lydinių sudėtis, Kinija taiko tarptautiniu mastu pripažintą keturių skaitmenų klasifikavimo metodą, kad būtų lengviau žymėti gamybos vietą, atminti ir skaičiuoti. Karinėje pramonėje daugiausia naudojami aliuminio-ličio lydiniai, 2XXX (A1-Cu-Mg) serijos ir 7XXX serijos aliuminio lydiniai.
Įvairių aliuminio lydinių medžiagų rinkos paklausa ir plėtros tendencijos
2XXX serijos aliuminio lydinys
2XXX (A1-Cu-Mg) serijos aliuminio lydiniai pasižymi dideliu tempiamuoju stiprumu, tvirtumu ir atsparumu nuovargiui, geru atsparumu karščiui, apdirbimo ir suvirinimo savybėmis, todėl yra plačiai naudojami aviacijos ir kosmoso, automobilių bei ginklų pramonėje. Pagrindinės rūšys yra 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12 ir kt. Siekiant pagerinti stiprumą, tvirtumo atitikimą ir atsparumą pažeidimams, buvo sukurta eilė lydinių, pavyzdžiui, 2024, 2124, 2524, 2324 lydiniai ir kt.
Kinijos įrangos modeliai vystosi lengvumo, ilgaamžiškumo, didelio patikimumo ir mažos kainos kryptimi, be to, jiems keliami aukšti reikalavimai fiuzeliažo paviršiaus medžiagos atsparumui lūžiams, įtrūkimų plitimui ir korozijai. Remiantis 2024-T351 aliuminio lydinio storąja plokšte, užsienio šalys sukūrė 2324, 2624 ir kitus didelio atsparumo pažeidimams aliuminio lydinius apatiniam sparno paviršiui, pasižyminčius skirtingu stiprumu, tvirtumu, nuovargiu ir korozijai, ir pasiekė jų įrengimą bei pritaikymą. Kinija kuria didelio atsparumo pažeidimams 2XXX serijos aliuminio lydinius. Ateityje kompozicinis mikrolydinių gamyba bus svarbi Al-Cu-Mg serijos didelio stiprumo aliuminio lydinių plėtros kryptis.
4XXX serijos aliuminio lydinys
Šiuo metu Kinijoje automobilių stūmokliams daugiausia naudojami eutektiniai ir hipoeutektiniai Al-Si lydiniai. Tačiau nuolat gerėjant variklio našumo reikalavimams, juos sunku įvykdyti. Hipereutektinis Al-Si lydinys pasižymi mažu tankiu, mažu linijinio plėtimosi koeficientu, didesniu atsparumu dilimui ir tūrio stabilumu, todėl, palyginti su eutektiniais Al-Si lydiniais, yra idealesnė stūmoklių medžiaga. Hipereutektiniai Al-Si lydinio stūmokliai buvo masiškai gaminami užsienyje ir naudojami sunkvežimiuose bei lengvuosiuose automobiliuose, pavyzdžiui, A390 lydinys Jungtinėse Valstijose, AC9A ir AC8A (ZL109) lydiniai Japonijoje ir A390 lydinys Australijoje. Tačiau šiuo metu Kinijoje yra nedaug gamintojų, gaminančių hipereutektinius Al-Si lydinio stūmoklius, ir dauguma jų importuoja. Be to, yra didelis atotrūkis tarp automobilių turbokompresorių aliuminio lydinių medžiagų ir užsienio šalių. Didelio našumo automobilių turbokompresorių aliuminio lydinių medžiagos daugiausia gaminamos iš Japonijos ir kitų šalių. Todėl būtina sukurti pagrindines automobilių aliuminio lydinių medžiagas didelio našumo stūmokliams ir turbokompresorių sparnuotėms.
5XXX serijos aliuminio lydiniai
Al-Mg lydiniai, ypač Al-Mg lydiniai su dideliu Mg kiekiu, pasižymi dideliu savituoju stiprumu, geru suvirinamumu ir atsparumu korozijai, todėl taps labai konkurencingomis medžiagomis ateities aviacijos ir kosmoso pramonėje, greitųjų traukinių, vandenynų ir kitose srityse. Šiuo metu Al-Mg lydinių plokštės, profiliai ir suvirinimo vielos, skirtos aviacijos ir kosmoso pramonei, traukiniams, vandenynams ir kitoms reikmėms, daugiausia importuojamos. Aukštos klasės suvirinimo vielos rinką Jungtinėse Valstijose iš esmės monopolizuoja ALCOA. ER5183 ir ER5356 lydiniai daugiausia importuojami, o importo apimtis sudaro apie 70 % jų pardavimų. Laivams skirti Al-Mg lydiniai daugiausia importuojami iš Rusijos. Įprasti lydinių, kuriuose yra daug Mg, luitai turi gerai išsivysčiusius dendritus, didelę eutektinę fazės segregaciją ir prastas formavimo savybes. Dabartiniai apdorojimo metodai vis dar turi daug problemų, tokių kaip mažas našumas, prasta matoma kokybė, ilgas procesas, nestabili kokybė ir mažas derlius. Subgreitas kietėjimas ir formavimas gali slopinti Mg nusodinimą ir tuo pačiu metu gali būti reguliuojamas, kad būtų gauti smulkūs lygiaašiai kristalai ir nanodalelėmis nusodintos fazės, o tai labai pagerina medžiagos eksploatacines savybes ir vienodumą. Todėl tikimasi, kad subgreito kietėjimo nuolatinio reologinio ekstruzijos ir valcavimo technologijos, skirtos didelio našumo Al-Mg lydiniams, kūrimas patenkins aukštos kokybės Al-Mg lydinių paklausą.
6XXX serijos aliuminio lydiniai
6XXX serijos aliuminio lydinių medžiagos yra pagrindinės medžiagos geležinkelių transporto, automobilių, elektronikos ir kt. srityse. Nuo devintojo dešimtmečio išsivysčiusios šalys ir regionai, tokie kaip Europa, Jungtinės Valstijos ir Japonija, sukūrė aliuminio lydinius automobiliams, registruotas rūšis, tokias kaip 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 ir 6082, ir suformavo gana išsamią automobilių kėbulų plokščių, ekstruzijų, kaltinių gaminių ir kt. gamybos ir taikymo sistemą. 6XXX serijos aliuminio lydinių kėbulų plokščių ir kaltinių gaminių industrializacijos tyrimai ir plėtra Kinijoje ką tik prasidėjo, ir yra akivaizdus atotrūkis. Kinijos pramonės ir informacinių technologijų ministerija pasiūlė kurti šiuos automobilių aliuminio lydinių lakštus: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022 ir kt. Tipinių 6XXX serijos aliuminio lydinio lakštų pailgėjimas A50 yra ne mažesnis kaip 25 %, r vertė ne mažesnė kaip 0,60, 60 dienų parkavimo takumo riba Rp0.2 yra ne mažesnė kaip 140 N/mm2, o dažų kietėjimo takumo ribos padidėjimas ne mažesnis kaip 80 N/mm2. Reaguojant į skirtingus poreikius, 6XXX serijos aliuminio lydinių projektavimo, paruošimo ir apdorojimo technologijų kūrimas tapo neišvengiama plėtros tendencija.
7XXX serijos aliuminio lydiniai
7XXX serijos aliuminio lydiniai pasižymi geru atsparumu įtempių korozijai ir yra tvirčiausia serija tarp aliuminio lydinių. Jie yra tarptautiniu mastu pripažinti kaip aviacijos pagrindinė medžiaga. Neseniai užsienio šalys sukūrė 7055 lydinį (Al8Zn-2,05Mg-2,3Cu-0,16Zr), kurio takumo įtempis T77511 būsenoje viršija 620 MPa. Jis naudojamas „Boeing 777“ orlaiviuose ir sumažina svorį 635 kg. Šiuo metu Kinijoje trūksta sistemingo lydinių projektavimo, paruošimo ir apdorojimo technologijos 7XXX serijos aliuminio lydiniams aviacijai, o kai kurie produktai yra visiškai priklausomi nuo importo. Dėl didelio masto 7XXX serijos aliuminio lydinių luitų su daugybe legiruojamųjų elementų, plataus kietėjimo diapazono, didelio liejimo įtempio ir lengvo lydinio elementų oksidacijos/segregacijos, luitų metalurginė kokybė yra prasta, o formavimo kambario temperatūroje našumas yra mažas, todėl labai svarbu kurti naujus 7XXX serijos aliuminio lydinius.
Aliuminio-ličio (Al-Li) lydinys
Pastaraisiais metais aliuminio ir ličio lydinys yra sparčiausiai auganti lengva medžiaga aviacijoje. Jis pasižymi mažu tankiu, dideliu elastingumo moduliu, dideliu savituoju standumu, geromis nuovargio savybėmis ir atsparumu korozijai. Pakeitus įprastus aliuminio lydinius, masę galima sumažinti 10–20 %, o standumą padidinti 15–20 %. XXI amžiaus pradžioje Amerikos bendrovė „ALCOA“ pradėjo „ALCOA Aviation 20/20“ planą, kurio tikslas – per 20 metų sumažinti aviacinių aliuminio lydinių kainą ir svorį po 20 %. „Constellium“ sukūrė 2050 ir 2198 aliuminio ir ličio lydinius (Al-Cu-Li-Mg-Ag), pasižyminčius mažu tankiu, dideliu tvirtumu ir dideliu atsparumu pažeidimams. Kinijoje yra labai mažai nepriklausomai sukurtų Al-Li lydinių rūšių, ir buvo naudojamas tik 1420 lydinys. Keleivinių orlaivių C919 gamyboje naudojamą aliuminio ir ličio lydinį tiekia „Alcoa“. Vietinėje rinkoje gali būti gaminamos tik ribotos lydinių rūšys, tokios kaip 1420, 2195, 2197 ir 2A97, o luitai yra tik plokšti luitai, mažesni nei ((310~400) × 1280 × 4000) mm, ir apvalūs luitai, mažesni nei φ650 mm. Plokšti luitai (2B16), kurių storis didesnis nei 60 mm, o plotis didesnis nei 1500 mm, ir luitai (2B16), kurių skersmuo didesnis nei 1500 mm, aukštos klasės aviacijos srityje dar nebuvo gaminami pramoniniu būdu. Todėl labai svarbu sukurti naują aliuminio-ličio lydinių dizainą, itin didelių luitų paruošimo ir gilaus apdorojimo technologijas.
Karščiui atsparus aliuminio lydinys
Karščiui atsparūs aliuminio lydiniai yra pagrindinės medžiagos aviacijos ir kosmoso, automobilių, geležinkelių transporto ir kt. srityse, reguliuojant tokius elementus kaip Si, Fe, Ni, Ag ir retųjų žemių metalai, kad aliuminio lydiniai būtų atsparūs oksidacijai ir šliaužimui aukštoje temperatūroje. Tradiciniai karščiui atsparūs aliuminio lydiniai yra šie: 2519, 2618, 2219, 2D70 ir kt. Sparčiai vystantis aviacijos ir kosmoso bei automobilių pramonei, karščiui atspariems aliuminio lydiniams keliami didesni reikalavimai. Naujos kartos naikintuvai pasižymi dideliu kreiseriniu greičiu, o fiuzeliažo paviršiaus darbinė temperatūra viršija 150 °C. Šiuo metu karščiui atsparių aliuminio lydinių, tokių kaip 2618 ir 2D70, ilgalaikio naudojimo temperatūra yra žemesnė nei 150 °C. Būtina kurti naujus karščiui atsparius aliuminio lydinius.
Al-Sc lydinys su itin mažu skandžio (Sc) kiekiu
Al-Sc lydinys pasižymi puikiomis savybėmis, tokiomis kaip didelis stiprumas, geras plastiškumas ir atsparumas korozijai, ir tapo naujos kartos lengvomis medžiagomis aviacijos ir kosmoso pramonei, laivams ir kt. po Al-Li lydinio. Al-Mg lydinio, kuriame yra skandžio pėdsakų, tempiamasis stipris yra 30 % didesnis nei 5083 lydinio, o takumo riba yra daugiau nei dvigubai didesnė. Jo suvirinamumas yra panašus į įprastų 5XXX serijos lydinių, mechaninės savybės karščio paveiktoje zonoje ir suvirinimo siūlėje yra maždaug tokios pačios kaip matricos, o atsparumas korozijai yra panašus į 5083 lydinio. Pakeitus 5XXX arba 6XXX serijos lydinius aviacijos ir kosmoso komponentų gamyboje, galima pasiekti reikšmingą svorio mažinimo efektą, be to, tai yra pranašesnė medžiaga automobiliams ir geležinkelio transporto priemonėms. Rusija pirmauja pasaulyje kurdama skandžio turinčius aliuminio lydinius ir yra suformavusi Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc ir Al-Cu-Mg-Sc lydinius, kuriuose skandžio kiekis yra 0,18–0,5 %. Siekdama skatinti aliuminio ir skandžio lydinių taikymą aviacijos ir kosmoso bei automobilių pramonėje, Kinijos pramonės ir informacinių technologijų ministerija įtraukė skandžio turinčius aliuminio lydinius į prioritetinių plėtros medžiagų sąrašą. Kinija yra turtinga skandžio išteklių ir pastatė didelio grynumo skandžio oksido gavybos gamybos liniją, padėdama pamatus aliuminio ir skandžio lydinių plėtrai.
500 MPa klasės karšto štampavimo aliuminio lydinys automobiliams
Kinijoje vis dar trūksta karšto štampavimo didelio stiprumo aliuminio lydinių medžiagų. Naujų medžiagų ir naujų formavimo procesų derinys yra veiksminga priemonė išspręsti didelio stiprumo aliuminio lydinių automobilių dalių formavimo problemą. Dėmesys 7XXX serijos lydiniams, aktyvus 2XXX lydinių tyrimas ir 500 MPa klasės aliuminio lydinių medžiagų, skirtų karštam štampavimui, kūrimas atveria svarbias perspektyvas sudėtingų formų automobilių dalių gamyboje.
Aliuminio pagrindo kompozicinės medžiagos
Daugiasluoksnė aliuminio-plieno kompozicinė plokštė: efektyvus aliuminio ir plieno denių sujungimas tapo vienu iš apribojimų lengvinant didelių laivų antstatus. Aliuminio-plieno kompozitinė pereinamoji jungtis, naudojama suvirinimui tarp aliuminio ir plieno korpusų, suteikia sprendimą, kaip pakeisti tradicinį kniedėjimo procesą. „Honda“ sukūrė plieno ir aliuminio jungimo technologiją, kuri bus naudojama visame pasaulyje masinės gamybos automobilių rėmuose. Šiuo metu Kinijoje naudojamos aliuminio-plieno kompozitinės jungtys daugiausia importuojamos iš užsienio, o jų kaina siekia net 4 × 10 5 CNY/t. Ateityje dideliems laivams pereinamosioms jungtims reikalinga aukštesnė suvirinimo temperatūra, didesnis guolio įtempis ir stipresnės sukibimo sąsajos, todėl skubiai reikalingos aukštos kokybės aliuminio-plieno jungtys.
Įrašo laikas: 2025 m. kovo 8 d.
