Alüminyum, yer kabuğunda en bol bulunan metal elementtir. Çelikten sonra dünyada en çok çıktı ve kullanım oranına sahip demir dışı metaldir. Çeliğin yaklaşık 1/3'ü kadar düşük bir yoğunluğa sahiptir. Saf alüminyum yumuşak ve düşük mukavemete sahip olduğundan, alüminyuma az miktarda magnezyum, bakır, çinko, silikon ve lityum gibi elementler eklendiğinde alüminyum alaşımının performansı daha iyi olur. Alüminyum alaşımları, mükemmel mekanik özellikleri ve korozyon direnci nedeniyle endüstride en yaygın kullanılan demir dışı metal yapı malzemeleridir. İnşaat, havacılık, otomotiv, makine imalatı, gemi yapımı ve kimya endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Alüminyum alaşımları mekanik ve kimya açısından mükemmel özelliklere sahiptir:
① Mekanik özellikleri, esas olarak düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, yüksek modül vb. olarak yansıtılır. Alüminyum düşük yoğunluğa sahiptir ve diğer metallerden daha hafiftir, çeliğin sadece 1/4'ü kadardır, bu nedenle hafifliğe yönelik yüksek gereksinimlerin olduğu alanlarda kullanıma uygundur;
② Kimyasal özellikler açısından, alüminyum alaşımı havada yüzeyinde yoğun bir oksit filmi oluşturabildiğinden, kendini derin oksidasyondan koruyabilir. Bu nedenle, mükemmel korozyon direncine ve çok kararlı bir kimyasal bileşime sahiptir.
③Alüminyum alaşımı iyi bir plastisiteye sahiptir ve çeşitli profillere işlenebilir. Mükemmel elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir. Bu nedenle, endüstride yaygın olarak kullanılır ve kullanımı çelikten sonra ikinci sıradadır.
Şu anda, sektörde farklı bileşimlere sahip 250'den fazla alüminyum alaşımı bulunmaktadır. Çin, farklı alaşım bileşimlerine göre ayrımı kolaylaştırmak için üretim sahası işaretlemesini, hafızayı ve hesaplama yönetimini kolaylaştırmak için uluslararası kabul görmüş dört basamaklı sınıf sınıflandırma yöntemini benimsemiştir. Askeri endüstride kullanılan alüminyum alaşımları arasında çoğunlukla alüminyum-lityum alaşımları, 2XXX (A1-Cu-Mg) serisi ve 7XXX serisi alüminyum alaşımları yer almaktadır.
Çeşitli alüminyum alaşımlı malzemelerin pazar talebi ve gelişme eğilimi
2XXX serisi alüminyum alaşımı
2XXX (A1-Cu-Mg) serisi alüminyum alaşımları yüksek çekme mukavemeti, tokluk ve yorulma mukavemeti, iyi ısı direnci, işleme ve kaynak özelliklerine sahiptir ve havacılık, otomotiv ve silah endüstrilerinde yaygın olarak kullanılır. Ana sınıflar 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12 vb.'dir. 2024, 2124, 2524, 2324 alaşımları vb. gibi mukavemeti, tokluk eşleşmesini ve hasar toleransını iyileştirmek için bir dizi alaşım geliştirilmiştir.
Çin'in ekipman modelleri hafiflik, uzun ömür, yüksek güvenilirlik ve düşük maliyet yönünde gelişmekte olup, gövde kaplama malzemesinin kırılma tokluğu, çatlak yayılma direnci ve korozyon direnci için yüksek gereksinimlere sahiptir. 2024-T351 alüminyum alaşımlı kalın levhaya dayalı olarak, yabancı ülkeler farklı mukavemet, tokluk, yorulma ve korozyon direncine sahip alt kanat yüzeyi için 2324, 2624 ve diğer yüksek hasar toleranslı alüminyum alaşımları geliştirmiş ve kurulum ve uygulama elde etmiştir. Çin yüksek hasar toleranslı 2XXX serisi alüminyum alaşımları geliştirmektedir. Gelecekte, kompozit mikro alaşımlama Al-Cu-Mg serisi yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları için önemli bir geliştirme yönü olacaktır.
4XXX serisi alüminyum alaşımı
Şu anda, ötektik ve hipoötektik Al-Si alaşımları esas olarak Çin'de otomobil pistonları için kullanılmaktadır. Ancak, motor performans gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesiyle, performans gereksinimlerini karşılamak zorlaşmaktadır. Hiperötektik Al-Si alaşımı düşük yoğunluğa, küçük doğrusal genleşme katsayısına, daha yüksek aşınma direncine ve hacim kararlılığına sahiptir ve ötektik Al-Si alaşımlarına kıyasla daha ideal bir piston malzemesidir. Hiperötektik Al-Si alaşımlı pistonlar yurtdışında seri olarak üretilmiş ve ABD'de A390 alaşımı, Japonya'da AC9A ve AC8A (ZL109) alaşımları ve Avustralya'da A390 alaşımı gibi kamyon ve arabalara uygulanmıştır. Ancak, şu anda Çin'de hiperötektik Al-Si alaşımlı piston üreten birkaç üretici bulunmaktadır ve bunların çoğu ithalata güvenmektedir. Ayrıca, otomotiv turboşarj alüminyum alaşımlı malzemeler ile yabancı ülkeler arasında büyük bir boşluk bulunmaktadır. Yüksek performanslı otomotiv turboşarj alüminyum alaşımlı malzemeler esas olarak Japonya ve diğer ülkelere güvenmektedir. Bu nedenle, yüksek performanslı pistonlar ve turboşarj pervaneleri için temel otomotiv alüminyum alaşım malzemelerinin geliştirilmesi zorunludur.
5XXX Serisi Alüminyum Alaşımları
Al-Mg alaşımları, özellikle yüksek Mg içeriğine sahip Al-Mg alaşımları, yüksek özgül mukavemete, iyi kaynaklanabilirliğe ve korozyon direncine sahiptir ve gelecekte havacılık, yüksek hızlı trenler, okyanuslar ve diğer alanlarda oldukça rekabetçi malzemeler haline gelecektir. Şu anda, havacılık, trenler, okyanuslar ve diğer uygulamalar için Al-Mg alaşımlı levhalar, profiller ve kaynak telleri esas olarak ithalata dayanmaktadır. Üst düzey kaynak teli pazarı temel olarak ABD'de ALCOA tarafından tekelleştirilmiştir. ER5183 ve ER5356 alaşımları esas olarak ithalata dayanmaktadır ve ithalat hacmi satışlarının yaklaşık %70'ini oluşturmaktadır. Gemiler için Al-Mg alaşımları esas olarak Rusya'ya dayanmaktadır. Yüksek Mg içeriğine sahip geleneksel alaşım külçeleri, iyi gelişmiş dendritlere, şiddetli ötektik faz ayrışmasına ve zayıf şekillendirme performansına sahiptir. Mevcut işleme yöntemlerinde hala düşük performans, zayıf görünen kalite, uzun süreç, kararsız kalite ve düşük verim gibi birçok sorun bulunmaktadır. Alt hızlı katılaşma ve şekillendirme, Mg'nin çökelmesini engelleyebilir ve aynı zamanda ince eş eksenli kristaller ve nano-çökelmiş fazlar elde etmek için düzenlenebilir, bu da malzemenin performansını ve tekdüzeliğini büyük ölçüde iyileştirir. Bu nedenle, yüksek performanslı Al-Mg alaşımları için alt hızlı katılaşma sürekli reolojik ekstrüzyon ve haddeleme teknolojisinin geliştirilmesinin, yüksek kaliteli Al-Mg alaşımlarına olan talebi karşılaması beklenmektedir.
6XXX Serisi Alüminyum Alaşımları
6XXX serisi alüminyum alaşımlı malzemeler, demir yolu taşımacılığı, otomobiller, elektronik vb. alanlarda temel malzemelerdir. 1980'lerden bu yana, Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya gibi gelişmiş ülkeler ve bölgeler, 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 ve 6082 gibi kayıtlı derecelerde otomobiller için alüminyum alaşımları geliştirdiler ve otomobil gövde panelleri, ekstrüzyonlar, dövmeler vb. için nispeten eksiksiz bir üretim ve uygulama sistemi oluşturdular. Çin'de 6XXX serisi alüminyum alaşımlı gövde panelleri ve dövmelerin endüstriyel araştırma ve geliştirmesi yeni başladı ve belirgin bir boşluk var. Çin Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, geliştirilecek otomotiv alüminyum alaşımlı sacların şunlar olmasını önermiştir: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022, vb. Tipik 6XXX serisi alüminyum alaşımlı sac, %25'ten az olmayan bir A50 uzamasına, 0,60'tan az olmayan bir r değerine, 140 N/mm2'den az olmayan bir 60 d park akma dayanımına Rp0.2 ve 80 N/mm2'den az olmayan bir boya sertleştirme akma dayanımı artışına sahiptir. Farklı ihtiyaçlara yanıt olarak, 6XXX serisi alüminyum alaşımlarının tasarım, hazırlama ve işleme teknolojisinin geliştirilmesi kaçınılmaz bir gelişme eğilimi haline gelmiştir.
7XXX Serisi Alüminyum Alaşımları
7XXX serisi alüminyum alaşımları iyi stres korozyon direncine sahiptir ve alüminyum alaşımları arasında en güçlü seridir. Uluslararası alanda havacılık omurgası malzemeleri olarak tanınırlar. Son zamanlarda yabancı ülkeler, T77511 durumunda akma gerilimi 620 MPa'yı aşan 7055 alaşımını (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) geliştirdiler. Boeing 777 uçaklarında kullanılır ve ağırlığı 635 kg azaltır. Şu anda Çin, havacılık için 7XXX serisi alüminyum alaşımları için sistematik alaşım tasarımı, hazırlama ve işleme teknolojisinden yoksundur ve bazı ürünler tamamen ithalata bağımlıdır. Çok sayıda alaşım elementi, geniş katılaşma aralığı, büyük döküm gerilimi ve alaşım elementlerinin kolay oksidasyonu/segregasyonu içeren 7XXX serisi alüminyum alaşımlarının büyük ölçekli külçeleri nedeniyle külçelerin metalurjik kalitesi zayıftır ve oda sıcaklığında şekillendirme performansı düşüktür, yeni 7XXX serisi alüminyum alaşımları geliştirmek büyük önem taşımaktadır.
Alüminyum-lityum (Al-Li) alaşımı
Alüminyum-lityum alaşımı, son yıllarda havacılık malzemeleri arasında en hızlı büyüyen hafif malzemedir. Düşük yoğunluk, yüksek elastik modül, yüksek özgül sertlik, iyi yorulma performansı ve korozyon direnci özelliklerine sahiptir. Geleneksel alüminyum alaşımları değiştirildikten sonra kütle %10~%20 oranında azaltılabilir ve sertlik %15~%20 oranında artırılabilir. 21. yüzyılın başlarında, Amerikan ALCOA şirketi, havacılık alüminyum alaşımlarının maliyetini ve ağırlığını 20 yıl içinde her birini %20 oranında azaltma hedefi ile “ALCOA Havacılık 20/20 Planı”nı başlattı. Constellium, düşük yoğunluk, yüksek tokluk ve yüksek hasar toleransına sahip 2050 ve 2198 alüminyum-lityum alaşımları (Al-Cu-Li-Mg-Ag) geliştirdi. Çin'de bağımsız olarak geliştirilen çok az sayıda Al-Li alaşım sınıfı vardır ve yalnızca 1420 alaşımı kullanılmıştır. C919 yolcu uçağında kullanılan alüminyum-lityum alaşımı Alcoa tarafından sağlanmaktadır. Yurt içinde, yalnızca 1420, 2195, 2197 ve 2A97 gibi sınırlı alaşım sınıfları üretilebilmekte olup, külçeler yalnızca ((310~400)×1280×4000) mm'nin altındaki düz külçeler ve φ650 mm'nin altındaki yuvarlak külçelerdir. Üst düzey havacılık uygulamaları alanında 60 mm'den fazla kalınlığa ve 1500 mm'den fazla genişliğe sahip düz külçeler (2B16) ve 1500 mm'den fazla çapa sahip külçeler (2B16) henüz endüstriyel olarak üretilmemiştir. Bu nedenle, yeni alüminyum-lityum alaşım tasarımı, ultra büyük külçe hazırlama ve derin işleme teknolojisi geliştirmek büyük önem taşımaktadır.
Isıya dayanıklı alüminyum alaşımı
Isıya dayanıklı alüminyum alaşımları, alüminyum alaşımlarını yüksek sıcaklıklarda oksidasyona ve sürünmeye karşı dirençli hale getirmek için Si, Fe, Ni, Ag ve nadir toprak elementleri gibi elementleri düzenleyerek havacılık, otomobil, demir yolu taşımacılığı vb. alanlarda temel temel malzemelerdir. Geleneksel ısıya dayanıklı alüminyum alaşımları şunlardır: 2519, 2618, 2219, 2D70 vb. Havacılık ve otomotiv endüstrilerinin hızlı gelişimiyle birlikte ısıya dayanıklı alüminyum alaşımlarına daha yüksek gereksinimler getirilmektedir. Yeni nesil savaş uçakları yüksek seyir hızına sahiptir ve gövde kaplamasının çalışma sıcaklığı 150 ° C'nin üzerindedir. Şu anda, 2618 ve 2D70 gibi ısıya dayanıklı alüminyum alaşımlarının uzun vadeli kullanım sıcaklığı 150 ° C'nin altındadır. Yeni ısıya dayanıklı alüminyum alaşımlarının geliştirilmesi zorunludur.
Ultra düşük skandiyum (Sc) içeriğine sahip Al-Sc alaşımı
Al-Sc alaşımı, yüksek mukavemet, iyi plastisite ve korozyon direnci gibi mükemmel özelliklere sahiptir ve Al-Li alaşımından sonra havacılık, gemiler vb. için yeni nesil hafif malzemeler haline gelmiştir. Eser miktarda skandiyum içeren Al-Mg alaşımının çekme dayanımı, 5083 alaşımından %30 daha yüksektir ve akma dayanımı iki katından fazladır. Kaynaklanabilirliği, geleneksel 5XXX serisi alaşımlarla karşılaştırılabilir, ısıdan etkilenen bölgenin ve kaynağın mekanik özellikleri matrisinkine yaklaşık olarak eşittir ve korozyon direnci 5083 alaşımıyla karşılaştırılabilir. Havacılık bileşenlerinin üretiminde 5XXX veya 6XXX serisi alaşımların değiştirilmesi, önemli ağırlık azaltma etkileri sağlayabilir ve ayrıca otomobiller ve raylı araçlar için üstün bir malzemedir. Rusya, skandiyum içeren alüminyum alaşımlarının geliştirilmesinde dünyada ön saflarda yer almaktadır ve %0,18~%0,5 skandiyum içeriğine sahip Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc ve Al-Cu-Mg-Sc alaşımları oluşturmuştur. Alüminyum-skandiyum alaşımlarının havacılık ve otomobillerde uygulanmasını teşvik etmek amacıyla Çin Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, skandiyum içeren alüminyum alaşımlarını öncelikli geliştirme için yeni malzemelerden biri olarak listelemiştir. Çin, skandiyum kaynakları açısından zengindir ve alüminyum-skandiyum alaşımlarının geliştirilmesi için temel oluşturan yüksek saflıkta bir skandiyum oksit çıkarma üretim hattı inşa etmiştir.
Otomobiller için 500 MPa sınıfı sıcak damgalama alüminyum alaşımı
Çin'de yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlı malzemelerin sıcak damgalanmasında hala bir boşluk var. Yeni malzemelerin ve yeni şekillendirme prosesi geliştirmenin birleşimi, yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlı otomobil parçalarının şekillendirilmesi sorununu çözmek için etkili bir araçtır. 7XXX serisi alaşımlara odaklanmak, 2XXX alaşımlarını aktif olarak keşfetmek ve sıcak damgalama için 500 MPa dereceli alüminyum alaşımlı malzemeler geliştirmek, karmaşık şekilli otomotiv parçalarının üretimi için önemli beklentilere sahiptir.
Alüminyum esaslı kompozit malzemeler
Alüminyum-çelik çok katmanlı kompozit levha: Alüminyum ve çelik güverteler arasındaki etkili bağlantı, büyük gemilerin üst yapılarının hafifletilmesi için kısıtlamalardan biri haline gelmiştir. Alüminyum ve çelik gövdeler arasında kaynak yapmak için kullanılan alüminyum-çelik kompozit geçiş bağlantısı, geleneksel perçinleme işleminin yerini alacak bir çözüm sunmaktadır. Honda, seri üretilen otomobil şasilerinde küresel olarak kullanılacak bir çelik ve alüminyum birleştirme teknolojisi geliştirdi. Şu anda, Çin'de kullanılan alüminyum-çelik kompozit bağlantıları çoğunlukla yurtdışından ithal ediliyor ve fiyatı 4×10 5 CNY/t kadar yüksek. Gelecekteki büyük ölçekli gemilerle birlikte, geçiş bağlantıları için daha yüksek kaynak sıcaklıkları, daha büyük yatak gerilimi ve daha güçlü bağlama arayüzleri gerekli olacak ve yüksek performanslı alüminyum-çelik bağlantılarına acilen ihtiyaç duyulacaktır.
Gönderi zamanı: Mar-08-2025
