高性能铝合金厚板的生产及应用
【摘 要】在近些年来,我国无论在经济水平还是在科技水平上都取得了飞速的发展和较大的进步。在我国各领域的发展过程中,高性能铝合金厚板技术的创新和发展做出了重大的贡献。高性能铝合金厚板广泛的应用在航空航天工业、船舶领域、各种交通工具运输方式中。本文将对高性能铝合金厚板生产现状及其应用发展进行概述。
【关键词】高性能铝合金厚板;生产技术;应用
通常将厚度在6mm及以上厚度的轧制铝合金板材称为厚板,其典型力学性能为:抗拉强度200~500MPa之间,延伸率10~25%之间。近些年,我国在高性能铝合金厚板的技术方面的许多研究成果都达到了世界上的先进水平,但在尖端领域和国外的先进技术水平相比还是有较大的差距。
1 世界上的高性能铝合金厚板生产格局
当今世界上,许多例如美国等工业发达的国家的高性能铝合金厚板所占的比例较大,且这些国家的高性能铝合金厚板生产厚度能达到300mm,宽度能有3500mm以上。其中美国的美铝公司达尔波特轧钢厂能生产出宽度大于3700mm的高性能铝合金厚板。据有关调查,美国生产的高性能铝合金厚板的产量占其铝板带材总产量的4%以上。在德国、日本、法国等国家的铝板带轧制工业也十分发达的,其高性能铝合金厚板生产产量大约占铝板带材总产量的3.8%左右。主要的热轧工厂有德国阿鲁诺夫铝业公司、日本神户钢铁公司真岗制板厂等
在我国,高性能铝合金厚板广泛的应用在航空航天工业、船舶领域、各种交通工具运输方式,其中生产出的厚度大于20mm的高性能铝合金厚板的产量占铝合金厚板总产量的50%左右。近来,国内多家铝板带工厂投产运行,使我国在铝厚板生产在厚度、宽度、合金等许多方面接近或达到了世界先进水平。其中于2013年8月试产成功的广西柳州银海铝业公司的热轧机,为当时国内最宽的热粗轧机。该热粗轧机轧制最大宽度可达3300mm,开口高度可达600mm。
2 我国的高性能铝合金厚板的生产现状
我国开始对高性能铝合金厚板进行深度研究的开始时间应该是上个世纪60年代,从上个世纪60年代到现在,我国在高性能铝合金厚板生产方面取得了重大成果和长足进步,尤其在2xxx,5xxx,6xxx,7xxx系取得了积极的进展。
其中2xxx系为铜系(除铝外主要合金元素为铜)可热处理强化铝合金,主要合金牌号有2050,2218,2A90d等,其特点为强度高,耐热性能和加工性能良好,可广泛应用于航空和航天领域。
其中5xxx系为镁系(除铝外主要合金元素为镁)铝合金,不可热处理强化,使用合理的加工工艺如控制冷加工量,可以达到良好的强度和延展性的平衡,获得良好的抗疲劳性能。5系合金主要应用于焊接构件和船舶领域。主要代表和金为5083,5052等。
其中6xxx系以镁和硅为主要合金元素,代表合金为6061和6009,6010等。该系合金具有良好的锻造、挤压性能,具有良好的材料成形性。
其中7xxx系锌系(除铝外主要合金元素为锌)可热处理强化铝合金,代表合金为7050,7039等。其中Al-Zn-Mg-Cu是高强度铝合金,广泛应用于航空航天领域。
铝合金厚板生产的主要设备为:
熔炼炉/均化炉、热轧机、冷轧机、退火炉、精整设备等
主要工艺流程为:
铸锭--均匀化--铣面、铣边—均热--热轧--固溶热处理与淬火\退火或稳定化处理--预拉伸--超声波探伤--锯切或精密裁切--包装--入库或发运
虽然我国在高性能铝合金厚板方面取得了一定的进步,但是我国对高性能铝合金厚板研究的大部分内容具有仿制的性质,我国能够拥有自主的知识产权的只有加工工艺和一部分的热处理技术。因此,我国的高性能铝合金厚板与国外的先进科技水平相比还是有较大的差距的,具体体现在以下几个方面:
(1)铝合金厚板基础性研究投入不足 国内的对于高性能铝合金厚板理论方面的研究与国外相比差距较大,在对合金元素配比、热处理原理、合金的塑性变形原理以及合金的微观性质理论研究等方面都不够深入。国内研发的高性能铝合金厚板中大部分都有仿制性质,能够进行自主研发性质的合金种类凤毛麟角;国内对合金进行研究大都局限于实际操作和应用中进行研究,缺乏对生产高性能铝合金厚板所依据的基础理论研究。
(2)生产过程控制与世界先进水平差距较大,工艺质量不够稳定。近年来,国内新装机设备水平不断提高,在宽度、厚度上逐渐达到或超过世界先进水平。但涉及到具体的生产工艺过程,表现出过程控制的较大差异。在执行过程中,管理人员工作不严谨,工艺过程控制的不严谨,都容易导致铝合金厚板产品的一致性、稳定性还存在较大问题。
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