Виробничі потужності та виробництво алюмінієвої промисловості Китаю перетворилися на галузі, що швидко розвиваються, включаючи цивільний звичайний алюміній і пластини з алюмінієвих сплавів, стрічки, фольгу, алюмінієві профілі для будівництва та залізничного транспорту, консервні матеріали та алюмінієві пластини для друку. Додаткова частина в основному складається з приватних підприємств. Китай є великою країною в галузі переробки алюмінію.
В останні роки розробка алюмінію та алюмінієвих сплавів в основному зосереджена на двох напрямках: (1) розробка нових алюмінієвих сплавів високої міцності та високої в’язкості для задоволення потреб спеціальних галузей, таких як авіакосмічна промисловість, транспорт і військові об’єкти; (2) Розробляти цивільні алюмінієві сплави з різними властивостями та функціями, щоб відповідати новим матеріалам для різних умов і застосувань. Широке застосування алюмінієвих сплавів сприяло розвитку технологій обробки та підготовки алюмінієвих сплавів, але з постійним удосконаленням вимог до продуктивності виробів з алюмінієвих сплавів висунуто нові вимоги до технології обробки алюмінієвих сплавів. Цінування та посилення досліджень основних характеристик алюмінієвих сплавів і побудова систематичних теорій, подальше покращення розуміння характеристик обробки алюмінієвих сплавів є єдиним способом досягнення технологічних інновацій у обробці алюмінієвих сплавів.
1. Дослідження основних характеристик матеріалів з алюмінієвих сплавів
Систематичне та поглиблене вивчення фундаментальних характеристик алюмінієвих сплавів є основою для інновацій у технології обробки алюмінієвих сплавів. На основі існуючої теорії обробки алюмінієвих сплавів чудові інструменти та обладнання, такі як комп’ютери та високошвидкісні камери високої чіткості, використовуються для вивчення поведінки тепло- та масообміну процесу затвердіння розплаву алюмінієвого сплаву, закону еволюції твердої речовини алюмінієвого сплаву фази деформації та опадів під час процесу термообробки, а також конститутивний зв’язок між комплексною продуктивністю інтерфейсу багатофазної мікроструктури. Сформована самостійна та системна теоретична система технології обробки алюмінієвих сплавів. У той же час, поєднуючи поточне обладнання для обробки алюмінієвих сплавів і технологію підготовки виробництва, щоб керувати та оптимізувати поточну технологію виробництва і обробки алюмінієвих сплавів, щоб досягти інновацій у технології обробки алюмінію та матеріалах.
(1) Дослідження основних характеристик плавлення та лиття алюмінієвих сплавів. Дослідити розподіл теплового поля в процесі затвердіння різних типів розплавів алюмінію при різних швидкостях охолодження та початкову форму фронту затвердіння розплаву, дослідити закономірність еволюції його форми при просуванні фронту затвердіння та вплив закон внутрішнього поля теплових напружень заготовки; Вивчати перерозподіл розчинених речовин у процесі затвердіння, зрозуміти типи, термодинамічні та кінетичні механізми утворення та зростання первинних осадів затвердіння, а також закономірності розподілу різних типів осадів первинного затвердіння та механізми утворення різноманітних дефектів під час затвердіння. процес.
(2) Дослідження основних характеристик пластичного деформування алюмінієвого сплаву. Вивчення механізму впливу зовнішньої деформаційної сили на дроблення первинних твердих виділень різного розміру/типу; Вивчення внутрішнього зв’язку між силою зовнішньої деформації швидкістю деформації деформацією змінною деформацією розподілом температури опором деформації матеріалу межею розтріскування залишковою внутрішньою напругою; Вивчити типи деформаційних виділень, термодинамічні та кінетичні механізми їх утворення та росту.
(3) Дослідження основних характеристик термообробки алюмінієвих сплавів. Вивчати термодинамічні та кінетичні механізми розчинення різних типів первинних кристалічних/деформаційних виділень під час твердорозчинної термічної обробки алюмінієвих сплавів; Вивчення механізму теплопередачі та закону зміни залишкових внутрішніх напружень алюмінієвого сплаву під час швидкого загартування; Під час процесу термічної обробки старіння досліджувати термодинамічні та кінетичні механізми утворення та зростання різних типів фаз осадження, а також зрозуміти закономірності розподілу різних типів фаз осадження; Вивчіть механізм взаємодії між різними типами/розмірами виділених фаз і межами розділу з точковими/лінійними дефектами, вплив відстані між частинками та меж зерен різних типів/розмірів виділених фаз на рух лінійних дефектів, а також виникнення та поширення тріщин. ; Провести поглиблене дослідження впливу типів/розмірів/розподілу фаз виділення на статичні/динамічні механічні властивості та корозійну стійкість матеріалів, а також відповідний зв’язок між статичними/динамічними механічними властивостями матеріалів та їх стійкістю до високої температури. пошкодження від удару на швидкості.
2. Дослідження та пропозиції щодо матеріалів цивільних алюмінієвих сплавів
Матеріали з алюмінієвих сплавів широко використовуються в галузі цивільної авіації, транспорту, електроніки 3C, нової енергетики, спорту та будівництва. Жорстка ринкова конкуренція сприяла підвищенню вимог до якості та продуктивності цивільної продукції з алюмінієвих сплавів. Таким чином, лише шляхом подальшого вивчення потенціалу алюмінієвих сплавів, дослідження та розробки чудових цивільних матеріалів із алюмінієвих сплавів і технологій обробки ми зможемо краще задовольнити ринковий попит.
2.1. Високоефективний алюмінієвий сплав для цивільної авіації
(1) Технологія підготовки нових високоефективних рідкоземельних алюмінієвих сплавів для цивільної авіації. Провести поглиблені фундаментальні дослідження щодо застосування рідкоземельних елементів у високоефективних рідкоземельних алюмінієвих сплавах для цивільної авіації, виявити механізм впливу рідкоземельних елементів в алюмінієвих сплавах, систематично вивчити закономірність еволюції мікроструктури в термомеханічних умовах і взаємозв'язок з продуктивністю та формування базової теоретичної системи для розробки композиції, підготовки та обробки високоефективних рідкоземельних алюмінієвих сплавів; Будуть проведені подальші дослідження щодо інженерної підготовки та застосування нових високоефективних рідкоземельних алюмінієвих сплавів, формування повного набору виробничих процесів і технологій застосування для нових високоефективних рідкоземельних алюмінієвих сплавів зі стабільною продуктивністю партійного виробництва, встановлення та застосування на літаках цивільної авіації, а також задоволення потреб у серійному виробництві літаків цивільної авіації.
(2) Новий високоміцний, стійкий до корозії, жаростійкий алюмінієвий сплав. Революційні ключові технології, такі як розробка композиції та технологія правильного контролю для високоміцних і жаростійких алюмінієвих сплавів, технологія керування литтям і формуванням для жаростійких сплавів з високим вмістом сплавів, технологія багатоступеневої гомогенізації та термостійкість при високій температурі фазова структура та технологія контролю продуктивності для рідкоземельних Sc, Er тощо, щоб сформувати технологію підготовки контролю стабільності якості для високолегованих зливків, а також розробити нові матеріали для високоміцні і жаростійкі алюмінієві сплави, що містять рідкоземельні елементи; Проводити інженерні дослідження високоміцних і жаростійких матеріалів з алюмінієвих сплавів для забезпечення технічних резервів для типових компонентів, що застосовуються в галузі цивільної авіації.
(3) Високоміцний, міцний, стійкий до корозії, стійкий до пошкоджень алюмінієвий сплав. У відповідь на вимоги конструкції до стійкості до довговічності та корозійної стійкості літаків цивільної авіації розробка листів з алюмінієвого сплаву з високою корозійною стійкістю та високою в’язкістю класу міцності 700 МПа є неминучою тенденцією. Завдяки дослідженням дизайну та оптимізації складу нового сплаву, багаторівневої гомогенізаційної обробки частинок дисперсної фази, контролю мікроструктури деформації під час процесу прокатки та контролю форми пластини ми плануємо розробити попередньо розтягнутий алюмінієвий сплав з високою корозійною стійкістю та міцністю 700 МПа. пластини середньої товщини з відмінною міцністю, в'язкістю до руйнування, стійкістю до корозії, що забезпечує технічний резерв для ключових структурних компонентів у цивільній авіації програми.
(4) Наночастинки, створені на місці, покращують високоефективні композити на основі алюмінію. Цей матеріал має такі переваги, як висока питома міцність, питомий модуль, хороша стійкість до втоми, хороша термостійкість, стійкість до корозії та відносно низька вартість підготовки. На даний момент це новий матеріал з алюмінієвого сплаву, який є проривом. Оволодіти методами контролю морфології та розміру самогенерованих наночастинок in situ, використовувати високочастотне імпульсне магнітне поле та високоенергетичне ультразвукове поле для керування агрегацією та розподілом наночастинок, оптимізувати наночастинки, що самогенеруються in situ. посилена високоефективна технологія лиття на основі алюмінію. Удосконалюючи структуру сплаву, досягнення рівномірного розподілу наночастинок у зернах сплаву та по межах зерен значно підвищує міцність, пластичність та стійкість до втоми матеріалів із алюмінієвих сплавів, що дозволяє широкомасштабне виробництво та ринкове застосування промислових зливків та виробів з алюмінію.
(5) Ключові технології та прикладні дослідження для високоякісної підготовки та обробки авіаційних алюмінієвих сплавів. Для матеріалів з високоякісних алюмінієвих сплавів, які використовуються в авіації, проводяться поглиблені дослідження внутрішнього зв’язку між складом сплаву, мікроструктурою, властивостями, підготовкою та обробкою, а також механізмами зміцнення та загартування та іншими науковими питаннями, а також детально технології контролю. Встановлено принципи організаційного контролю та керівні принципи служби безпеки, а також створено базову платформу даних, щоб подолати ключові технічні вузькі місця високої надійності, високої стабільності та високої однорідності підготовки великих конструкційних матеріалів з алюмінієвих сплавів. Це забезпечує теоретичну основу та ключову технічну підтримку для повного незалежного та контрольованого виробництва конструкційних матеріалів з авіаційних алюмінієвих сплавів.
2.2. Легкий алюмінієвий сплав для транспортування
(1) Дослідження та розробка деформованих алюмінієвих матеріалів автомобільного класу, які поєднують легкість і безпеку, а також високоякісне промислове виробництво. Китай є найбільшим у світі споживчим ринком автомобілів, і проектування та виробництво транспортних засобів на традиційному паливі та транспортних засобів на новій енергії ще більше збільшить застосування алюмінієвих матеріалів, включаючи всі алюмінієві кузови та корпуси акумуляторів для транспортних засобів на новій енергії. Існує нагальна потреба в проектуванні, дослідженні та розробці, а також у високоякісній індустріалізації матеріалів з деформованих алюмінієвих сплавів. Взявши підприємства за основну частину, завдяки тісній інтеграції «досліджень, виробництва та застосування» проводяться спільні дослідження та розробки для вирішення проблемних ланок у всьому процесі, уточнення та кількісного визначення деталей системи та стандартизованих параметрів у виробництві і підготовчий процес, створити систему та систему управління виробництвом, які можна простежити, і досягти високоякісного та стабільного виробництва та застосування типових деформованих алюмінієвих матеріалів для транспортних засобів.
(2) Фундаментальні дослідження щодо застосування кореляції між алюмінієвим дизайном і «продуктивністю технологічної структури». Базуючись на вимогах до продуктивності застосування алюмінієвих матеріалів серії 6 XXXXX (пластини та профілі) для конструкції кузова автомобіля та алюмінієвих матеріалів серії 3 XXXXX для оболонки акумулятора, а також на основі методів кількісної характеристики багатовимірної та багатомасштабної мікроструктури, дизайну сплаву та дослідження процесу на основі всеохоплюючих вимог до продуктивності, дизайну сплаву та дослідження процесу на основі єдиної чудової продуктивності та продуктивності застосування (формування, з’єднання тощо), дослідження та оцінка поза. Розроблено матеріали з алюмінієвих сплавів для кузова автомобіля та його конструкції, оболонки батареї, а також досягнуто дешевого та високостабільного виробництва та підготовки.
(3) Висока формувальність і високоміцний алюмінієвий сплав. Завдяки оптимізації хімічного складу та технології обробки алюмінієвого сплаву було отримано високоміцний алюмінієвий сплав із ефективністю глибокої витяжки (стан T4P), еквівалентною міцності поточного автомобільного алюмінієвого сплаву 6016 та еквівалентною міцністю до стану 2024-T351 після короткочасного випікання. розроблено, що відповідає вимогам до ударостійких покриттів для легких автомобілів.
(4) Високоміцний спінений алюмінієвий сплав великого розміру. Піноалюміній має характеристики як пористої структури, так і металу, і має багато чудових властивостей, таких як легка вага, висока питома міцність, поглинання енергії, поглинання ударів, демпфування, звукопоглинання, розсіювання тепла, електромагнітне екранування тощо. Використовується технологія моделювання глибоко та систематично вивчити взаємодію між структурою спіненого алюмінію та властивостями матеріалу, оптимізувати параметри процесу промислового виробництва, спростити виробничий процес, зменшити виробництво витрати, а також реалізувати ринкове застосування високоміцних матеріалів зі спіненого алюмінієвого сплаву з великими специфікаціями в галузі легких транспортних засобів.
2.3 3C електронний алюміній та інші алюмінієві сплави
(1) Розробка та індустріалізація рідкоземельних алюмінієвих сплавів. Китай має багаті ресурси рідкоземельних елементів, а промисловість алюмінієвих сплавів має великі масштаби. Попередні дослідження показали, що поєднання деяких рідкоземельних елементів (RE) з алюмінієвими сплавами може ефективно покращити їхню продуктивність. Однак Китай ще не розробив стабільні рідкоземельні алюмінієві сплави для застосування, а також не розробив рідкоземельні алюмінієві сплави з китайськими характеристиками на міжнародному рівні. Тому необхідно продовжувати нарощувати зусилля у відповідних дослідженнях та процесах індустріалізації. Завдяки тісному поєднанню досліджень, навчання та застосування проводяться подальші дослідження базового застосування рідкоземельних елементів в алюмінієвих сплавах, а також глибоко зрозумілий механізм впливу рідкоземельних елементів в алюмінієвих сплавах. Розроблено та запропоновано кілька рідкоземельних алюмінієвих сплавів, що мають практичну цінність.
(2) 5G алюмінієвий сплав з високою поверхнею, високою міцністю та високою теплопровідністю. Завдяки оптимізації хімічного складу сплаву та розумному регулюванню структури матеріалу, вивченню впливу складу сплаву, обробки деформацією та процесів термічної обробки на міцність, теплопровідність та характеристики анодування сплаву, контролю зерен сплаву та другого фазові сполуки можуть бути досягнуті; Завдяки організаційному регулюванню та дослідженням процесів анодування та електролітичного фарбування було отримано анодовану плівку з рівномірним покриттям, без різниці кольорів і без дефектів, таких як чорні плями та чорні лінії. Матеріали з алюмінієвого сплаву з високою поверхнею, високою теплопровідністю та високою міцністю були розроблені, щоб задовольнити ринковий попит на чохли для мобільних телефонів 5G, проміжні пластини для мобільних телефонів, екструдовані алюмінієві матеріали та рулонні листи.
(3) Ефективний і недорогий анод з алюмінієвого сплаву для повітряних алюмінієвих батарей. Ретельно та систематично вивчайте унікальні легуючі елементи анодів з алюмінієвих сплавів, такі як металеві елементи з низькою температурою плавлення, деформаційну обробку та процеси термічної обробки, а також їхній вплив на електрохімічну активність та самокорозійну стійкість алюмінієвих анодів. Провести фундаментальні дослідження характеристик активації та пасивації анодних матеріалів із алюмінієвих сплавів, розробити анодні матеріали з алюмінієвих сплавів, які відповідають вимогам алюмінієвих повітряних акумуляторів, і реалізувати орієнтоване на ринок застосування алюмінієвих повітряних акумуляторів у легких автомобілях, аварійному джерелі живлення та інших поля.
(4) Алюмінієвий сплав міцністю 800 МПа. Прориваючи існуючий асортимент високоміцних компонентів з алюмінієвого сплаву, ми розробили новий тип матеріалу з алюмінієвого сплаву з міцністю 800 МПа в серії 7XX. Ми зосередимося на проведенні досліджень ключових технологій, таких як проектування промислового складу та правильний контроль високоміцного алюмінієвого сплаву марки 800 МПа, формування високолегованих злитків та підготовка зливків високої металургійної якості, регулювання однорідності мікроструктури під час гарячої обробки та контроль процесів прецизійної термообробки. Ми розробимо технології контролю стабільності якості для серійного виробництва високолегованих зливків і встановимо технології детального контролю за еволюцією та структурою мікроструктури під час обробки та термічної обробки; Завершити розробку типових компонентів і перевірити їх застосування в імітованих умовах експлуатації, попередньо досягти легкої заміни високоміцних конструкційних матеріалів для суден і забезпечити технічні резерви для полегшеної конструкції та підготовки типових конструкційних компонентів для застосування в аерокосмічній, авіаційній, транспорт та інші сфери.
(5) Високоміцні, міцні, корозійно-стійкі, термостійкі бурові штанги з алюмінієвого сплаву для розвідки нафти. У порівнянні зі сталевими бурильними трубами, бурильні труби з алюмінієвого сплаву мають такі переваги, як низька питома щільність, висока міцність, низька напруга на вигин і стійкість до кислих газів, таких як корозія H2S і CO2. Вони також мають більшу глибину свердління та сильнішу здатність поглинати удари. Таким чином, бурильні труби з алюмінієвого сплаву мають очевидні переваги при розвідці та розробці глибоких свердловин, надглибоких свердловин і свердловин з кислим газом. Дослідження та оптимізація процесу термічної обробки сплавів у високорозчинених станах для контролю мікроструктури, щоб досягти кращого поєднання MPt, GBP і PFZ, а також оптимізувати відповідність високої міцності, високої в’язкості, стійкості до корозії та тепла стійкість сплавів; Вивчати поведінку деформації сплавів і створювати модель еволюції мікроструктури сплаву; Розуміти взаємозв’язок між такими факторами, як склад, мікроструктура та макроскопічні властивості, створювати моделі зміцнення в часі, корозії під напругою та в’язкості до руйнування, досягати правильного контролю мікроструктури, а також розробляти та виготовляти високоміцні, міцні, корозійно-стійкі, термо- стійкі бурові штанги з алюмінієвого сплаву для розвідки нафти, які відповідають ринковому попиту.
(6) Розробка та індустріалізація екологічної технології обробки матеріалів з алюмінієвих сплавів. В умовах дефіциту ресурсів і енергії комплексне використання ресурсів і технологічні інновації є особливо важливими. Система проводить фундаментальні дослідження щодо застосування перероблених алюмінієвих сплавів, глибоко розуміє ефекти зв’язку багатьох елементів в алюмінієвих сплавах і механізми їхнього впливу на структуру та властивості матеріалу, створює систему переробки та повторного використання алюмінієвих сплавів, розробляє низькоенергетичні, низькі дорогі, високоефективні зелені технології підготовки та обробки матеріалів з алюмінієвих сплавів, а також забезпечує теоретичну та технічну підтримку для підготовки недорогих зелених і екологічно чисті алюмінієві сплави та «єдина алюмінієва мультиенергія» з цінністю застосування, досягнення строгих цілей Китаю щодо енергозбереження та скорочення викидів рік за роком та екологічної модернізації алюмінієвої промисловості.
3. Висновок і перспектива
Висока продуктивність, висока якість, висока однорідність, низька вартість і захист навколишнього середовища з низьким вмістом вуглецю все ще залишаються основними напрямками для розробки нових матеріалів для цивільних алюмінієвих сплавів і технології обробки алюмінію. Один з них полягає в розробці чудової технології лиття, постійному підвищенні ефективності використання енергії, зменшенні викидів і підвищенні рівня контролю металургійної якості, хімічного складу та мікроструктури зливків; По-друге, це інтеграція та застосування передових сучасних технологічних досягнень, розвиток високоточної автоматизації, спеціалізації та великомасштабного технічного обладнання, підвищення ефективності та забезпечення великомасштабного виробництва високоякісної та однорідної продукції; По-третє, повною мірою використовувати застосування технології комп’ютерного моделювання в галузі дослідження та розробки нових матеріалів, обробки, технології обробки, дизайну та оптимізації форм, значно скоротити цикл розробки, зменшити ризики розробки, підвищити ефективність виробництва та знизити витрати .
В даний час матеріали для обробки алюмінієвих сплавів розвиваються в напрямку мультисплаву, великої ширини, високої міцності та в'язкості, високої чистоти, високої точності, високої стабільності, надпластичності та надпровідності. Це неминуче потребує багато детальної роботи в дослідженні технологічних інновацій, від дослідження механізму матеріалу до керування елементами процесу, факторів, що впливають на обробку, розумного формулювання параметрів технологічної лінії, суворого відстеження якості та контролю тощо, щоб встановити основні характеристики алюмінієвого сплаву, обробку базу даних технологій і систему перевірки та оцінки якості продукції, а також досягти інноваційного розвитку чудової технології обробки матеріалів з алюмінієвих сплавів.