Ál er algengasta málmþátturinn í jarðskorpunni. Það er næst mest framleidda og notaða málmlausa málmurinn í heiminum á eftir stáli. Það hefur lága eðlisþyngd, um það bil 1/3 af stáli. Þar sem hreint ál er mjúkt og hefur lágan styrk, er hægt að bæta við litlu magni af frumefnum eins og magnesíum, kopar, sinki, sílikoni og litíum við ál, þannig að afköst álblöndunnar eru betri. Álblöndur eru mest notuðu byggingarefnin úr járnlausum málmum í iðnaði vegna framúrskarandi vélrænna eiginleika þeirra og tæringarþols. Þær hafa verið mikið notaðar í byggingariðnaði, geimferðaiðnaði, bílaiðnaði, vélaiðnaði, skipasmíði og efnaiðnaði.
Álblöndur hafa framúrskarandi eiginleika í vélfræði og efnafræði:
① Vélrænir þættir, aðallega endurspeglast í lágum eðlisþyngd, miklum styrk, háum stuðli o.s.frv. Ál hefur lágan eðlisþyngd og er léttara en aðrir málmar, aðeins 1/4 af stáli, þannig að það er hentugt til notkunar á sviðum þar sem miklar kröfur eru gerðar um léttleika;
② Hvað varðar efnafræðilega eiginleika, þar sem ál getur myndað þétta oxíðfilmu á yfirborði sínu í loftinu, getur það verndað sig gegn djúpri oxun. Þess vegna hefur það framúrskarandi tæringarþol og mjög stöðuga efnasamsetningu.
③Álblöndu hefur góða mýkt og er hægt að vinna úr henni í ýmsar gerðir af prófílum. Hún hefur framúrskarandi raf- og varmaleiðni. Þess vegna er hún mikið notuð í iðnaði og notkun hennar er næst á eftir stáli.
Sem stendur eru til yfir 250 álblöndur með mismunandi samsetningu í greininni. Til að auðvelda aðgreiningu, í samræmi við mismunandi samsetningu málmblöndunnar, hefur Kína tekið upp alþjóðlega viðurkennda fjögurra stafa flokkunaraðferð til að auðvelda merkingu framleiðslustaða, minni og útreikningastjórnun. Álblöndurnar sem notaðar eru í hernaðariðnaðinum eru aðallega ál-litíum málmblöndur, 2XXX (A1-Cu-Mg) serían og 7XXX serían álblöndur.
Markaðseftirspurn og þróunarþróun ýmissa álfelgjaefna
2XXX sería álfelgur
Álblöndur í 2XXX (A1-Cu-Mg) seríunni hafa mikinn togstyrk, seiglu og þreytuþol, góða hitaþol, vinnslu- og suðueiginleika og eru mikið notaðar í flug- og geimferðaiðnaði, bílaiðnaði og vopnaiðnaði. Helstu flokkarnir eru 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, o.fl. Fjölbreytt úrval af málmblöndum hefur verið þróað til að bæta styrk, seiglu og skemmdaþol, svo sem 2024, 2124, 2524, 2324 málmblöndur, o.fl.
Kínverskar vélar eru að þróast í átt að léttleika, langri endingu, mikilli áreiðanleika og lágum kostnaði, og hafa miklar kröfur um brotþol, sprunguþol og tæringarþol í skrokkhúðinni. Byggt á þykkri plötu úr 2024-T351 álblöndu hafa erlend ríki þróað 2324, 2624 og aðrar álblöndur með hátt skemmdaþol fyrir neðri vængfleti með mismunandi styrk, seiglu, þreytuþol og tæringarþol, og hafa náð árangri í uppsetningu og notkun. Kína er að þróa 2XXX seríu álblöndur með hátt skemmdaþol. Í framtíðinni verður samsett örblöndun mikilvæg þróunarstefna fyrir Al-Cu-Mg seríu hástyrks álblöndur.
4XXX serían álfelgur
Eins og er eru evtektískar og undirevtektískar Al-Si málmblöndur aðallega notaðar í bílastimpla í Kína. Hins vegar, með stöðugum framförum í kröfum um afköst véla, er erfitt að uppfylla afköstkröfur. Ofurevtektísk Al-Si málmblöndu hefur lágan eðlisþyngd, lítinn línulegan útvíkkunarstuðul, meiri slitþol og rúmmálsstöðugleika og er kjörið stimpilefni samanborið við evtektískar Al-Si málmblöndur. Ofurevtektískar Al-Si málmblöndur hafa verið fjöldaframleiddar erlendis og notaðar í vörubíla og bíla, svo sem A390 málmblöndur í Bandaríkjunum, AC9A og AC8A (ZL109) málmblöndur í Japan og A390 málmblöndur í Ástralíu. Hins vegar eru fáir framleiðendur í Kína sem framleiða ofurevtektískar Al-Si málmblöndur og flestir þeirra reiða sig á innflutning. Að auki er mikill munur á álblönduefnum fyrir túrbóhleðslutæki í bílum og erlendum löndum. Háafkastamikil álblönduefni fyrir túrbóhleðslutæki í bílum reiða sig aðallega á Japan og önnur lönd. Þess vegna er brýnt að þróa lykilefni úr álblöndu í bílaiðnaði fyrir afkastamiklar stimplar og túrbóhleðsluhjól.
5XXX serían af álblöndum
Al-Mg málmblöndur, sérstaklega Al-Mg málmblöndur með hátt Mg innihald, hafa mikinn sértækan styrk, góða suðuhæfni og tæringarþol og munu verða mjög samkeppnishæf efni í framtíðinni í geimferðum, hraðlestum, höfum og öðrum sviðum. Eins og er eru Al-Mg málmblönduplötur, prófílar og suðuvírar fyrir geimferðir, lestir, höf og aðrar notkunarsviðir aðallega háðir innflutningi. ALCOA hefur í raun einokað markaðinn fyrir hágæða suðuvír í Bandaríkjunum. ER5183 og ER5356 málmblöndur eru aðallega háðar innflutningi og innflutningsmagn nemur um 70% af sölu þeirra. Al-Mg málmblöndur fyrir skip eru aðallega háðar Rússlandi. Hefðbundnar stálstangir úr málmblöndum með hátt Mg innihald hafa vel þróaða dendríta, mikla eutektíska fasaaðskilnað og lélega mótunargetu. Núverandi vinnsluaðferðir hafa enn mörg vandamál, svo sem lélega afköst, lélega sýnilega gæði, langa vinnslu, óstöðuga gæði og litla afköst. Of hröð storknun og myndun getur hamlað útfellingu Mg og á sama tíma er hægt að stjórna henni til að fá fína jafnása kristalla og nanóútfellingarfasa, sem bætir verulega afköst og einsleitni efnisins. Þess vegna er búist við að þróun á of hraðri storknunartækni, samfelldri seigjuútpressun og veltingartækni fyrir afkastamiklar Al-Mg málmblöndur muni mæta eftirspurn eftir hágæða Al-Mg málmblöndur.
6XXX serían af álblöndum
Álblöndur í 6XXX-seríunni eru lykilefni á sviði járnbrautarflutninga, bifreiða, raftækja o.s.frv. Frá níunda áratugnum hafa þróuð lönd og svæði eins og Evrópa, Bandaríkin og Japan þróað álblöndur fyrir bifreiðar, skráðar gerðir eins og 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 og 6082, og myndað tiltölulega heildstætt framleiðslu- og notkunarkerfi fyrir yfirbyggingarplötur, pressaðar stykki, smíðaðar stykki o.s.frv. Iðnvæðingarrannsóknir og þróun á yfirbyggingarplötum og smíðaðar stykki úr 6XXX-seríunni í Kína eru rétt að byrja og það er greinilegt bil. Iðnaðar- og upplýsingatækniráðuneyti Kína hefur lagt til að þróaðar verði eftirfarandi álplötur fyrir bíla: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022, o.s.frv. Dæmigerðar álplötur af 6XXX seríunni hafa teygju A50 sem er ekki minni en 25%, r gildi sem er ekki minna en 0,60, teygjustyrk Rp0,2 við 60 d sem er ekki minni en 140 N/mm2 og teygjustyrkur við málningarherðingu sem er ekki minni en 80 N/mm2. Til að bregðast við mismunandi þörfum hefur þróun hönnunar, undirbúnings og vinnslutækni fyrir 6XXX seríuna af álblöndum orðið óhjákvæmileg þróunarþróun.
7XXX serían af álblöndum
Álblöndur í 7XXX-seríunni hafa góða spennutæringarþol og eru sterkustu seríurnar meðal álblöndu. Þær eru alþjóðlega viðurkenndar sem efni fyrir flugvélar. Nýlega hafa erlend ríki þróað 7055 álblöndu (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr), þar sem spennan er meiri en 620 MPa í T77511 ástandi. Hún er notuð í Boeing 777 flugvélum og dregur úr þyngd um 635 kg. Eins og er skortir Kína kerfisbundna hönnun, undirbúning og vinnslutækni fyrir 7XXX-seríuna af álblöndum fyrir flugvélar, og sumar vörur eru algjörlega háðar innflutningi. Vegna stórfelldra álstöngva í 7XXX-seríunni með mörgum álblönduþáttum, breitt storknunarsvið, mikils steypuspennu og auðveldrar oxunar/aðgreiningar álblönduþátta, eru málmgæði stöngvanna léleg og mótunargeta við stofuhita lág, sem gerir það mjög mikilvægt að þróa nýjar álblöndur í 7XXX-seríunni.
Ál-litíum (Al-Li) álfelgur
Ál-litíum málmblanda er ört vaxandi léttvigtarefni í flugvélum á undanförnum árum. Það hefur eiginleika lágs eðlisþyngdar, mikils teygjanleikastuðuls, mikils sérstífleika, góðs þreytuþols og tæringarþols. Eftir að hefðbundnum álblöndum hefur verið skipt út er hægt að minnka massa um 10%~20% og auka stífleikann um 15%~20%. Í byrjun 21. aldar setti bandaríska fyrirtækið ALCOA af stað „ALCOA Aviation 20/20 áætlunina“ með það að markmiði að lækka kostnað og þyngd álblöndu fyrir flugvélar um 20% hvor innan 20 ára. Constellium hefur þróað 2050 og 2198 ál-litíum málmblöndur (Al-Cu-Li-Mg-Ag) með lágum eðlisþyngd, mikilli seiglu og mikilli skemmdaþol. Það eru mjög fáar Al-Li málmblöndur þróaðar sjálfstætt í Kína og aðeins 1420 málmblandan hefur verið notuð. Ál-litíum málmblandan sem notuð er í C919 farþegaflugvélinni er frá Alcoa. Innanlands er aðeins hægt að framleiða takmarkaðar málmblöndutegundir eins og 1420, 2195, 2197 og 2A97, og stálböggurnar eru aðeins flatar stálbögg undir ((310~400)×1280×4000) mm og kringlóttar stálbögg undir φ650 mm. Flatar stálbögg (2B16) með þykkt meira en 60 mm og breidd meira en 1500 mm, og stálbögg (2B16) með þvermál meira en 1500 mm fyrir háþróaða flugnotkun hafa ekki enn verið framleidd iðnaðarlega. Þess vegna er mjög mikilvægt að þróa nýja hönnun á ál-litíum málmblöndu, undirbúning fyrir stórar stálbögg og djúpvinnslutækni.
Hitaþolið álfelgur
Hitaþolnar álblöndur eru lykilgrunnefni í geimferðaiðnaði, bílaiðnaði, járnbrautarflutningum o.s.frv. með því að stjórna þáttum eins og Si, Fe, Ni, Ag og sjaldgæfum jarðefnum til að gera álblöndur ónæmar fyrir oxun og skrið við hátt hitastig. Hefðbundnar hitaþolnar álblöndur eru meðal annars: 2519, 2618, 2219, 2D70 o.s.frv. Með hraðri þróun geimferða- og bílaiðnaðarins eru gerðar meiri kröfur til hitaþolinna álblöndu. Nýja kynslóð orrustuþotna hefur mikinn skemmtihraða og rekstrarhitastig skrokkhúðarinnar er yfir 150°C. Eins og er er langtímanotkunarhitastig hitaþolinna álblöndu eins og 2618 og 2D70 undir 150°C. Það er brýnt að þróa nýjar hitaþolnar álblöndur.
Al-Sc málmblöndu með afar lágu skandíuminnihaldi (Sc)
Al-Sc málmblanda hefur framúrskarandi eiginleika eins og mikinn styrk, góða mýkt og tæringarþol og hefur orðið ný kynslóð létts efnis fyrir flug- og geimferðir, skip o.s.frv. á eftir Al-Li málmblöndu. Togstyrkur Al-Mg málmblöndu sem inniheldur snefilmagn af skandíum er 30% hærri en 5083 málmblöndu og sveigjanleiki er meira en tvöfaldur. Suðuhæfni hennar er sambærileg við hefðbundnar 5XXX málmblöndur, vélrænir eiginleikar hitaáhrifasvæðisins og suðunnar eru nokkurn veginn jafnir og fylliefnisins og tæringarþol hennar er sambærileg við 5083 málmblöndu. Með því að skipta út 5XXX eða 6XXX málmblöndum í framleiðslu á flug- og geimhlutum er hægt að ná verulegri þyngdarlækkun og það er einnig betra efni fyrir bíla og járnbrautartæki. Rússland er fremst í heiminum í þróun álblöndu sem innihalda skandíum og hefur þróað Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc og Al-Cu-Mg-Sc málmblöndur með skandíuminnihaldi upp á 0,18%~0,5%. Til að efla notkun ál-skandíum málmblöndu í flug- og geimferðaiðnaði og bílum hefur kínverska iðnaðar- og upplýsingatækniráðuneytið sett skandíum-innihaldandi álblöndur á lista yfir ný efni til forgangsþróunar. Kína er ríkt af skandíumauðlindum og hefur byggt upp framleiðslulínu fyrir hágæða skandíumoxíðútdrátt, sem leggur grunninn að þróun ál-skandíum málmblöndu.
500 MPa heitstimplunarál fyrir bíla
Það er enn eyður í heitstimplun á hástyrktar álblöndum í Kína. Samsetning nýrra efna og þróunar á nýjum mótunarferlum er áhrifarík leið til að leysa vandamálið við mótun á bílahlutum úr hástyrktar álblöndum. Með áherslu á 7XXX-málmblöndur, virkri könnun á 2XXX-málmblöndum og þróun á 500 MPa-gæða álblönduefnum fyrir heitstimplun eru mikilvægir möguleikar fyrir framleiðslu á flóknum bílahlutum.
Samsett efni úr áli
Fjöllaga samsett plata úr ál og stáli: Áhrifarík tenging milli ál- og stálþilfara hefur orðið ein af takmörkunum við léttari yfirbyggingu stórra skipa. Samskeyti úr ál-stáli, sem notuð eru til að suða milli ál- og stálskrokka, býður upp á lausn til að koma í stað hefðbundinnar nítingaraðferðar. Honda hefur þróað tækni til að tengja stál og ál sem verður notuð um allan heim í fjöldaframleiddum bílgrindum. Eins og er eru ál-stál samskeyti sem notuð eru í Kína aðallega innflutt erlendis frá, með verði allt að 4×105 CNY/t. Með stórum skipum framtíðarinnar þarf hærri suðuhita, meiri burðarálag og sterkari tengifleti fyrir samskeyti, og brýn þörf er á hágæða ál-stál samskeytum.
Birtingartími: 8. mars 2025
