Alüminyum, yer kabuğunda en bol bulunan metal elementtir. Çelikten sonra dünyada en çok üretilen ve kullanılan ikinci demir dışı metaldir. Çeliğin yaklaşık 1/3'ü kadar düşük bir yoğunluğa sahiptir. Saf alüminyum yumuşak ve düşük mukavemetli olduğundan, alüminyuma az miktarda magnezyum, bakır, çinko, silisyum ve lityum gibi elementler eklendiğinde alüminyum alaşımının performansı artar. 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. ile yansıtılır. Alüminyum düşük yoğunluğa sahiptir ve diğer metallerden daha hafiftir, çeliğin sadece 1/4'ü kadardır, bu nedenle hafifliğe yönelik yüksek gereksinimleri olan alanlarda kullanıma uygundur;
② Kimyasal özellikleri açısından, alüminyum alaşımı havada yüzeyinde yoğun bir oksit filmi oluşturabildiğinden, kendisini derin oksidasyondan koruyabilir. Bu nedenle mükemmel korozyon direncine ve oldukça 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 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 amacıyla uluslararası kabul görmüş dört basamaklı sınıflandırma yöntemini kullanmaktadır. Askeri sanayide kullanılan alüminyum alaşımları arasında ağırlıklı olarak 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 dayanımı, iyi ısı direnci, işleme ve kaynak özelliklerine sahiptir ve havacılık, otomotiv ve silah endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Başlıca kaliteleri 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12 vb.'dir. Mukavemeti, tokluk uyumunu ve hasar toleransını artırmak için 2024, 2124, 2524, 2324 alaşımları gibi 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 dayanan yabancı ülkeler, alt kanat yüzeyi için farklı mukavemet, tokluk, yorulma ve korozyon direncine sahip 2324, 2624 ve diğer yüksek hasar toleranslı alüminyum alaşımları geliştirmiş ve kurulum ve uygulama olanağı 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 alanı olacaktır.
4XXX serisi alüminyum alaşımı
Şu anda Çin'de ötektik ve hipoötektik Al-Si alaşımları ağırlıklı olarak 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 kamyon ve otomobillere uygulanmıştır; örneğin ABD'de A390 alaşımı, Japonya'da AC9A ve AC8A (ZL109) alaşımları ve Avustralya'da A390 alaşımı. Ancak, şu anda Çin'de hiperötektik Al-Si alaşımlı piston üreten az sayıda üretici vardır ve çoğu ithalata bağımlıdır. Ayrıca, otomotiv turboşarj alüminyum alaşımlı malzemeleri ile yabancı ülkeler arasında büyük bir uçurum vardır. Yüksek performanslı otomotiv turboşarj alüminyum alaşımlı malzemeleri ağırlıklı olarak Japonya ve diğer ülkelere dayanmaktadır. 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 içerikli Al-Mg alaşımları, yüksek özgül mukavemete, iyi kaynaklanabilirliğe ve korozyon direncine sahiptir ve gelecekte havacılık, hızlı trenler, okyanuslar ve diğer alanlarda oldukça rekabetçi malzemeler haline gelecektir. Şu anda, havacılık, trenler, okyanuslar ve diğer uygulamalar için Al-Mg alaşımlı plakalar, profiller ve kaynak telleri esas olarak ithalata dayanmaktadır. Üst düzey kaynak teli pazarı, ABD'de temel olarak 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 içerikli geleneksel alaşım külçeleri, iyi gelişmiş dendritlere, şiddetli ötektik faz ayrışmasına ve zayıf şekillendirme performansına sahiptir. Mevcut işleme yöntemleri hala düşük performans, zayıf görünen kalite, uzun süreç, kararsız kalite ve düşük verim gibi birçok soruna sahiptir. Yarı hızlı katılaşma ve şekillendirme, Mg çökelmesini engelleyebilir ve aynı zamanda ince eş eksenli kristaller ve nano-çökelmiş fazlar elde etmek için düzenlenebilir, bu da malzemenin performansını ve homojenliğini büyük ölçüde artırır. Bu nedenle, yüksek performanslı Al-Mg alaşımları için yarı 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, demiryolu 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 tescilli derecelerde otomobiller için alüminyum alaşımları geliştirmiş ve otomobil gövde panelleri, ekstrüzyonlar, dövmeler vb. için nispeten eksiksiz bir üretim ve uygulama sistemi oluşturmuştur. Çin'de 6XXX serisi alüminyum alaşımlı gövde panelleri ve dövmelerin endüstriyel araştırma ve geliştirmesi yeni başlamıştır ve belirgin bir boşluk vardır. Çin Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, geliştirilecek otomotiv alüminyum alaşımlı sacların 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022 vb. olmasını önermiştir. Tipik bir 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 60 günlük park akma dayanımı Rp0.2'ye ve 80 N/mm2'den az olmayan bir boya sertleştirme akma dayanımı artışına sahiptir. Farklı ihtiyaçlara cevap 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 gerilim korozyon direncine sahiptir ve alüminyum alaşımları arasında en güçlü seridir. Uluslararası alanda havacılık omurgası malzemeleri olarak kabul edilirler. Son zamanlarda yabancı ülkeler, akma gerilimi T77511 durumunda 620 MPa'yı aşan 7055 alaşımını (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) geliştirmiştir. Bu alaşım Boeing 777 uçaklarında kullanılmakta ve ağırlığı 635 kg azaltmaktadır. 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, havacılık malzemeleri arasında son yıllarda en hızlı büyüyen hafif malzemedir. Düşük yoğunluk, yüksek elastik modül, yüksek özgül sertlik, iyi yorulma performansı ve korozyon direnci özelliklerine sahiptir. Geleneksel alüminyum alaşımlarının yerini aldıktan 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 azaltmayı hedefleyen "ALCOA Havacılık 20/20 Planı"nı başlattı. Constellium, düşük yoğunluklu, yüksek tokluklu ve yüksek hasar toleranslı 2050 ve 2198 alüminyum-lityum alaşımlarını (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 kalın ve 1500 mm'den genişliğe sahip düz külçeler (2B16) ve 1500 mm'den büyük 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, Si, Fe, Ni, Ag ve nadir toprak elementleri gibi elementleri düzenleyerek alüminyum alaşımlarını yüksek sıcaklıklarda oksidasyona ve sürünmeye karşı dirençli hale getirerek havacılık, otomotiv, demiryolu taşımacılığı vb. alanlarda temel malzemelerdir. Geleneksel ısıya dayanıklı alüminyum alaşımları şunlardır: 2519, 2618, 2219, 2D70 vb. Havacılık ve otomotiv endüstrilerinin hızlı gelişimiyle birlikte, ısıya dayanıklı alüminyum alaşımlarına yönelik gereksinimler de artmaktadır. 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 plastiklik ve korozyon direnci gibi mükemmel özelliklere sahiptir ve Al-Li alaşımından sonra havacılık, gemi 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 yerini alarak önemli ağırlık azaltım etkileri elde edilebilir ve aynı zamanda otomobiller ve raylı araçlar için de üstün bir malzemedir. Rusya, skandiyum içeren alüminyum alaşımlarının geliştirilmesinde dünyada öncü konumdadır ve %0,18 ila %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 üretmiştir. Alüminyum-skandiyum alaşımlarının havacılık ve otomotivde kullanımını teşvik etmek amacıyla, Çin Sanayi ve Enformasyon 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 preslenmesinde hala bir boşluk bulunmaktadır. Yeni malzemelerin ve yeni şekillendirme proseslerinin geliştirilmesinin birleşimi, yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlı otomobil parçalarının şekillendirilmesi sorununu çözmek için etkili bir yoldur. 7XXX serisi alaşımlara odaklanmak, 2XXX alaşımlarını aktif olarak araştırmak ve sıcak presleme için 500 MPa sınıfı alüminyum alaşımlı malzemeler geliştirmek, karmaşık şekilli otomotiv parçalarının üretimi için önemli fırsatlar sunmaktadır.
Alüminyum esaslı kompozit malzemeler
Alüminyum-çelik çok katmanlı kompozit levha: Alüminyum ve çelik güverteler arasındaki etkili bağlantı, büyük gemilerin üst yapılarının hafifletilmesinde 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 üretim otomobil şasilerinde dünya çapında kullanılacak bir çelik ve alüminyum birleştirme teknolojisi geliştirmiştir. Şu anda Çin'de kullanılan alüminyum-çelik kompozit bağlantı elemanları çoğunlukla yurt dışından ithal edilmekte ve fiyatları 4x10 5 CNY/t gibi yüksek bir seviyededir. Gelecekteki büyük ölçekli gemilerle birlikte, geçiş bağlantıları için daha yüksek kaynak sıcaklıkları, daha yüksek yatak gerilimi ve daha güçlü yapıştırma arayüzleri gerekli olacak ve yüksek performanslı alüminyum-çelik bağlantı elemanlarına acilen ihtiyaç duyulacaktır.
Gönderi zamanı: 08-03-2025
