試析鋁合金應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

羅子康

（四川 德陽 621000）

鋁合金屬于有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在工業(yè)中普遍應(yīng)用，也大量應(yīng)用在化學工業(yè)、機械制造業(yè)、航天航空業(yè)中。工業(yè)的迅速發(fā)展，使得鋁合金結(jié)構(gòu)件的需要越來越多，更深入了鋁合金的焊接性研究。當前，合金在鋁合金中應(yīng)用最多。

1 鋁合金的相關(guān)介紹

（1）歷史發(fā)展。1808年在實驗室運用電解將氧化鋁還原成鋁材，1884年被當做建筑材料應(yīng)用于美國華盛頓紀念碑上直至今天；鋁材添加多種金屬元素組成的鋁合金材料已經(jīng)在建筑工業(yè)每個環(huán)節(jié)中廣泛應(yīng)用。美國鋁業(yè)公司在1908年發(fā)明電工鋁合金1050，而且制成剛芯鋁絞線，創(chuàng)造高壓遠程輸電先鋒；美國鋁業(yè)公司在1915年發(fā)明2017合金，在1933年發(fā)明2024合金，導致鋁在航空器中的應(yīng)用得到迅速擴張。美國鋁業(yè)公司在1933年發(fā)明6061合金，之后創(chuàng)造擠壓機淬火工藝，不斷擴張擠壓型材應(yīng)用領(lǐng)域；美國鋁業(yè)公司在1943年發(fā)明7075合金和6063合金，創(chuàng)造高強度鋁合金的一個新紀元。美國鋁業(yè)公司在1965年發(fā)明A356鑄造鋁合金，這是最典型的鑄造鋁合金。隨著對鋁合金材料的更加深入研究，高強度鋁合金憑借其良好的綜合性能應(yīng)用于商用飛機上，其使用量已經(jīng)遠遠超出結(jié)構(gòu)總量的75%，所以在國際航空工業(yè)界中也受到重用。鋁合金開始在科技領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域以及生活領(lǐng)域中應(yīng)用。

（2）鋁合金材料的分類?，F(xiàn)如今，市場上常見的鋁合金材料有2種類型，分別是形變鋁合金以及鑄造鋁合金。

純鋁，其主要劃分為2種類型的產(chǎn)品，一是壓力加工，二是冶煉品。前者可以用漢語拼音LV表示，后者用化學成分AL表示。根據(jù)加工方式劃分，鋁合金主要分為2類，分別是鑄造鋁合金和形變鋁合金。而鑄造鋁合金根據(jù)化學成分劃分，可以分為鋁稀土合金、鋁鎂合金、鋁硅合金以及鋁鎂合金。其中，鋁硅合金又有單共晶鋁合金、共晶硅鋁合金等，在鑄態(tài)上采用鑄造鋁合金。而形變鋁合金可以在最大限度上承受壓力加工。這種類型的鋁合金可以加工成不同規(guī)格、不同形態(tài)的鋁合金材。主要應(yīng)用于建筑門窗以及航空器材等等。形變鋁合金也可以分為2大類型，分別是可熱處理強化型鋁合金以及不可熱處理強化型鋁合金?？蔁崽幚韽娀弯X合金能夠利用時效以及淬火等熱處理方式來提升機械性能，其可以劃分成特殊鋁合金、硬鋁以及超硬鋁等等。不可熱處理強化型無法利用熱處理來提升機械性能，只可以通過冷加工變形來真正實現(xiàn)強化，其主要有防銹鋁、工業(yè)純鋁以及高純鋁等等。

2 鋁合金的應(yīng)用現(xiàn)狀

相對于其他的材料，鋁合金具有高強度以及耐腐蝕性較好等多種優(yōu)勢，使其可以普遍應(yīng)用在民用領(lǐng)域及工業(yè)領(lǐng)域，而且開始成為電子電氣領(lǐng)域、交通運輸領(lǐng)域等最先選用的金屬材料。

（1）在交通運輸領(lǐng)域中應(yīng)用鋁合金?，F(xiàn)如今，社會交通運輸領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵課題是節(jié)能環(huán)保，但在材料方面選擇鋁合金是真正實現(xiàn)這個目標的一種有效手段。因此，自從1980年以來，鋁合金材料開始成為交通運輸業(yè)的主要材料。當前。交通運輸業(yè)鋁合金材料使用量已經(jīng)超過25%，其中汽車行業(yè)鋁合金材料使用量超過15%，已經(jīng)逐漸成為全世界鋁合金材料使用最大領(lǐng)域。

鋁合金自身具有良好的抗沖擊和抗振性能以及抗拉伸等力學性能，以此達到汽車以及高速列車等選擇材料的有關(guān)標準。另外，鋁合金材料的密實度只有鋼鐵材料的33%，這些都減少了汽車自身的重量，降低行駛阻力，進而節(jié)省燃油損耗量。并且鋁合金自身也具有較好的耐磨性以及耐腐蝕性，無需除銹，這樣大幅度減少了維護成本和制造成本，更加關(guān)鍵的是與傳統(tǒng)鋼鐵相比之下。鋁合金更加方便回收利用。通常，一輛報廢汽車的回收價值鋁結(jié)構(gòu)高出鋼結(jié)構(gòu)車的6倍。因此，鋁合金被普遍應(yīng)用于摩托車、火車、高鐵以及地鐵等的車本身結(jié)構(gòu)件以及空調(diào)等等，還有不同類型游艇、巡洋艦等的蒙皮、裝甲板等。近年來，隨著我國高鐵建設(shè)的不斷推進，估計在2021年僅僅高鐵鋁合金使用量就會超出46t，高鐵車身都使用全鋁合金結(jié)構(gòu)。車身框架在汽車材料領(lǐng)域中經(jīng)常選擇高強度的6xxx系鋁合金。

（2）在航天航空領(lǐng)域中應(yīng)用鋁合金。美國鋁業(yè)公司在1972年利用Ti、Mn等微量元素成功開發(fā)出新型的7075合金，而且在波音747飛機上應(yīng)用鋁合金，順利揭開在飛機上大規(guī)模投產(chǎn)鋁合金的序幕。當前，鋁合金已經(jīng)成為航天器及飛機輕量化的第一種材料，在民用飛機結(jié)構(gòu)中鋁合金使用量約76%，例如：空客A380的鋁合金使用量約71%。現(xiàn)階段，市場上幾乎各種類型的鋁合金都能夠投入到航空航天領(lǐng)域。因為AL-Zn-Cu具有較高的強度，較好的可切削加工型，經(jīng)常適用于飛機的結(jié)構(gòu)材料，比如：受力結(jié)構(gòu)件以及框架等等，AL-Li系合金因為具有密度較低、較好的低溫韌性等特征，被普遍應(yīng)用在制造火箭及飛機的低溫燃料箱。

（3）在電子電氣領(lǐng)域中應(yīng)用鋁合金。當今，全球每年生產(chǎn)的原鋁大概有6%被應(yīng)用在電子電氣領(lǐng)域，而電子導體以鋁合金為主。追究到底，首先，在價格方面鋁合金遠遠低于銅合金，這些都可以嚴格控制鋪設(shè)電纜的成本。其次，因為鋁合金的密實度比銅合金低，這就導致鋁合金能夠在輕重的基礎(chǔ)上取得所需要的電導率，而且明顯減少運輸成本。另外，銅合金的回收利用率也不如鋁合金，且具有較高的耐腐蝕性能，這樣可以減少維修成本。目前，鋁包鋼芯鋁絞線常用于高壓輸電線中，這種類型的鋁合金具備高強度以及導電性較好等特征。在家用家電領(lǐng)域、計算機領(lǐng)域等也有很大的需求，尤其是電腦的磁盤基板、家電的包裝材料等。

3 鋁合金將來的發(fā)展趨勢

隨著科技的日益發(fā)展與經(jīng)濟全球化的不斷發(fā)展，相信在不久的將來鋁合金行業(yè)可以得到迅速的發(fā)展，而且開始代替鋼鐵的位置，其發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

其一，優(yōu)化產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，集中耐腐蝕性、財力、人力以及物力等多種性能更加優(yōu)異的產(chǎn)品，以此滿足交通運輸領(lǐng)域、電器包裝領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域的需要。

其二，開發(fā)鋁基復合材料。在原合金性能的前提下很多新型鋁基復合材料具有較好的物理性能及力學性能，也是將來發(fā)展及研究的主要道路。

其三，鋁合金綜合利用技術(shù)、再生技術(shù)以及回收技術(shù)的發(fā)展、普及，造成回收率不斷提高。其四，創(chuàng)新工藝設(shè)備，改善生產(chǎn)加工方式，提高鋁合金的生產(chǎn)質(zhì)量，加快生產(chǎn)速度。

4 結(jié)語

現(xiàn)代社會發(fā)展的重要材料是鋁合金，其本身具備不可代替的優(yōu)勢，逐漸成為現(xiàn)代航空航天高速化發(fā)展的重點。我國在2016年鋁合金加工材料的實際產(chǎn)量已經(jīng)超出3200萬t，并且始終保持著每年6%的速度不斷增長。鋁合金在節(jié)省能源、改善自然環(huán)境以及提高舒適感等方面為促進人類發(fā)展做出重大奉獻，對帶動今后社會的發(fā)展也勢必會充分發(fā)揮出更加重要的作用。