Produksjonskapasiteten og produksjonen til Kinas aluminiumsprosessindustri har utviklet seg til raskt voksende felt, inkludert sivile ordinære aluminiums- og aluminiumslegeringsplater, striper, folie, aluminiumsprofiler for konstruksjon og jernbanetransport, hermetikkmaterialer og aluminiumsplatesubstrater for utskrift. Den inkrementelle delen består hovedsakelig av private foretak. Kina er et viktig land i aluminiumsprosesseringsindustrien.
De siste årene har materialutviklingen av aluminium og aluminiumslegeringer hovedsakelig fokusert på to retninger: (1) utvikling av nye høystyrke og høy seighet aluminiumslegeringsmaterialer for å møte behovene til spesialfelt som romfart, transport og militære anlegg; (2) Utvikle sivile aluminiumslegeringer med forskjellige egenskaper og funksjoner for å møte nye materialer for forskjellige forhold og bruksområder. Den utbredte bruken av aluminiumslegeringer har fremmet utviklingen av aluminiumslegeringsprosesserings- og forberedelsesteknologi, men med den kontinuerlige forbedringen av ytelseskravene for aluminiumslegeringsprodukter har det også blitt fremsatt nye krav til aluminiumslegeringsprosesseringsteknologi. Å verdsette og styrke forskningen på de grunnleggende egenskapene til aluminiumslegeringer og konstruksjonen av systematiske teorier, ytterligere forbedre forståelsen av bearbeidingsegenskapene til aluminiumslegeringer, er den eneste måten å oppnå teknologisk innovasjon innen aluminiumslegeringsbehandling.
1. Forskning på de grunnleggende egenskapene til aluminiumslegeringsmaterialer
En systematisk og dyptgående studie av de grunnleggende egenskapene til aluminiumslegeringer er grunnlaget for innovasjon innen prosesseringsteknologi for aluminiumslegeringer. På grunnlag av den eksisterende bearbeidingsteorien for aluminiumslegeringer brukes utmerkede instrumenter og utstyr som datamaskiner og høyhastighets HD-kameraer til å studere varme- og masseoverføringsoppførselen til smeltestørkingsprosessen for aluminiumslegeringer, evolusjonsloven for fast aluminiumlegering. deformasjon og nedbør fase under varmebehandling prosessen, og det konstitutive forholdet mellom multifase mikrostruktur grensesnitt omfattende ytelse. Et selveid og systematisk teoretisk system for prosesseringsteknologi for aluminiumslegeringer er dannet. Samtidig kombinerer dagens prosessutstyr for aluminiumslegering og produksjonsforberedelsesteknologi for å veilede og optimalisere dagens produksjons- og prosesseringsteknologi for aluminiumslegeringer, for å oppnå innovasjon innen aluminiumsbehandlingsteknologi og -materialer.
(1) Forskning på de grunnleggende egenskapene til smelting og støping av aluminiumslegeringer. Studer fordelingen av termisk felt under størkningsprosessen av forskjellige typer aluminiumssmelter under forskjellige kjølehastigheter og den opprinnelige formen til størkningsfronten til smelten, utforsk evolusjonsloven for dens form under fremgangen til størkningsfronten, og påvirkningen lov om det indre termiske spenningsfeltet til billetten; Studer omfordelingen av oppløste stoffer under størkningsprosessen, forstå typene, termodynamiske og kinetiske mekanismer for dannelse og vekst av primære størkningsutfellinger, samt distribusjonsmønstrene til forskjellige typer primære størkningsutfellinger og dannelsesmekanismene for ulike defekter under størkningen behandle.
(2) Forskning på de grunnleggende egenskapene til plastisk deformasjon av aluminiumslegering. Studer påvirkningsmekanismen til ytre deformasjonskraft på fragmenteringen av primære størkningsutfellinger av forskjellige størrelser/typer; Studer det iboende forholdet mellom ekstern deformasjonskraft deformasjonshastighet deformasjonsvariabel deformasjonstemperaturfordeling deformasjonsmotstand materiale sprekkgrense gjenværende indre spenning; Studer typene deformasjonsutfellinger, de termodynamiske og kinetiske mekanismene for deres dannelse og vekst.
(3) Forskning på de grunnleggende egenskapene til varmebehandling av aluminiumslegeringer. Studer de termodynamiske og kinetiske mekanismene for oppløsningen av ulike typer primære størkningsutfellinger/deformasjonsutfellinger under varmebehandlingen av aluminiumslegeringer i fast oppløsning; Studer varmeoverføringsmekanismen og gjenværende indre spenningsvariasjonslov for aluminiumslegering under hurtig bråkjølingsbehandling; Under den aldrende varmebehandlingsprosessen, utforske de termodynamiske og kinetiske mekanismene for dannelsen og veksten av forskjellige typer nedbørsfaser, og ta tak i distribusjonsmønstrene til forskjellige typer nedbørsfaser; Studer interaksjonsmekanismen mellom ulike typer/størrelser av utfellingsfaser og grensesnitt med punkt-/linjedefekter, påvirkningen av partikkelavstand og korngrenser for ulike typer/størrelser av utfellingsfaser på bevegelsen av linjedefekter, og initiering og forplantning av sprekker. ; Utfør dyptgående forskning på påvirkningen av nedbørfasetyper/størrelser/fordelinger på de statiske/dynamiske mekaniske egenskapene og korrosjonsmotstanden til materialer, samt det tilsvarende forholdet mellom de statiske/dynamiske mekaniske egenskapene til materialer og deres motstand mot høy- hastighetskollisjonsskader.
2. Forskning og forslag om sivile aluminiumslegeringsmaterialer
Aluminiumslegeringsmaterialer har blitt mye brukt innen sivil luftfart, transport, 3C elektronikk, ny energi, sport og konstruksjon. Den harde markedskonkurransen har fremmet forbedring av kvalitets- og ytelseskrav for sivile aluminiumslegeringsprodukter. Derfor, bare ved å utforske potensialet til aluminiumslegeringer, undersøke og utvikle utmerkede sivile aluminiumslegeringsmaterialer og prosesseringsteknologier, kan vi bedre møte markedets etterspørsel.
2.1. Høyytelses aluminiumslegering for sivil luftfart
(1) Teknisk forberedelsesteknologi for nye høyytelsesmaterialer av sjeldne jordartsmetaller for sivil luftfart. Utfør dyptgående grunnleggende forskning på anvendelsen av sjeldne jordartsmetaller i høyytelseslegeringer av sjeldne jordartsmetaller for sivil luftfart, avslør påvirkningsmekanismen til sjeldne jordartsmetaller i aluminiumslegeringer, studer systematisk mikrostrukturevolusjonsloven under termiske mekaniske forhold, og forhold til ytelse, og danne et grunnleggende teoretisk system for sammensetningsdesign, forberedelse og prosessering av høyytelseslegeringer av sjeldne jordarter; Ytterligere forskning vil bli utført på teknisk forberedelse og anvendelse av nye høyytelsesmaterialer av sjeldne jordarter aluminiumslegeringer, som danner et komplett sett med produksjonsprosesser og påføringsteknologier for nye høyytelsesmaterialer for deformasjon av sjeldne jordarter av aluminium, med stabil batchproduksjonskapasitet, oppnå installasjon og bruk på sivile luftfartsfly, og møte batchproduksjonsbehovene til sivile luftfartsfly.
(2) Ny høyfast, korrosjonsbestandig, varmebestandig aluminiumslegering. Banebrytende nøkkelteknologier som komposisjonsdesign og korrekt kontrollteknologi for høystyrke og varmebestandige aluminiumslegeringer, støpe- og formingskontrollteknologi for varmebestandige legeringer med høyt legeringinnhold, flertrinns homogeniseringsbehandlingsteknologi og termisk styrke med høy temperaturstabilitet fasestruktur og ytelseskontrollteknologi for sjeldne jordarter Sc, Er, etc., for å danne en kvalitetsstabilitetskontrollprepareringsteknologi for høylegerende ingots, og utvikle nye materialer for høystyrke og varmebestandige aluminiumslegeringer som inneholder sjeldne jordartsmetaller; Utfør ingeniørforskning på høystyrke og varmebestandige aluminiumslegeringsmaterialer for å gi tekniske reserver for typiske komponenter brukt i sivil luftfart.
(3) Høystyrke, seig, korrosjonsbestandig, skadetolerant aluminiumslegering. Som svar på designkravene for holdbarhet, skadetoleranse og korrosjonsmotstand for sivile luftfartøyer, er utviklingen av 700 MPa styrkeklasse høy korrosjonsmotstand og høy seighet aluminiumslegeringsplater en uunngåelig trend. Gjennom forskning på design og optimalisering av ny legeringssammensetning, multi-nivå homogeniseringsbehandling av dispergerte fasepartikler, deformasjonsmikrostrukturkontroll under valseprosessen og plateformkontroll, planlegger vi å utvikle 700 MPa styrkegrad høy korrosjonsmotstand og høy seighet aluminiumslegering forstrukket. middels tykke plater med utmerket styrke, bruddseighet, korrosjonsmotstand, gir tekniske reserver for viktige strukturelle komponenter i sivil luftfart.
(4) In situ selvgenererte nanopartikler forbedrer høyytelses aluminiumbaserte kompositter. Dette materialet har fordelene med høy spesifikk styrke, spesifikk modul, god tretthetsmotstand, god varmebestandighet, korrosjonsbestandighet og relativt lave forberedelseskostnader. Det er for tiden et banebrytende nytt materiale i aluminiumslegering. Mestre kontrollteknikkene for morfologien og størrelsen til in-situ selvgenererte nanopartikler, og bruk høyfrekvente pulsmagnetiske felt og høyenergi ultralydfeltkontrollteknikker for å kontrollere aggregering og distribusjon av nanopartikler, optimalisere den in-situ selvgenererte nanopartikkelen forsterket høyytelses aluminiumbasert kompositt DC-støpeteknologi. Samtidig som legeringsstrukturen forbedres, oppnås jevn fordeling av nanopartikler innenfor legeringskornene og korngrensene betydelig styrken, plastisiteten og utmattelsesmotstanden til aluminiumslegeringsmaterialer, noe som muliggjør storskala produksjon og markedsanvendelse av industrielle barrer og aluminiumsprodukter.
(5) Nøkkelteknologier og applikasjonsforskning for høykvalitets forberedelse og prosessering av luftfartens aluminiumslegeringer. For høykvalitets aluminiumslegeringsmaterialer som brukes i luftfart, utføres det grundig forskning på det iboende forholdet mellom legeringssammensetning, mikrostruktur, egenskaper, forberedelse og prosessering, samt forsterknings- og herdemekanismer og andre vitenskapelige problemstillinger, samt detaljerte kontrollteknologier. Organisatoriske kontrollprinsipper og retningslinjer for sikkerhetstjenester er etablert, og en grunnleggende dataplattform er konstruert for å bryte gjennom de viktigste tekniske flaskehalsene med høy pålitelighet, høy stabilitet og høy homogenitetsfremstilling av store aluminiumslegeringsmaterialer. Dette gir teoretisk grunnlag og nøkkelteknisk støtte for fullstendig uavhengig og kontrollerbar produksjon av luftfartskonstruksjonsmaterialer av aluminiumslegering.
2.2. Lett aluminiumslegering for transport
(1) Forskning og utvikling av deformerte aluminiumsmaterialer av bilkvalitet som balanserer lettvekt og sikkerhet, og høykvalitets industriell produksjon. Kina er verdens største forbrukermarked for biler, og design og produksjon av tradisjonelle drivstoffkjøretøyer og nye energikjøretøyer vil ytterligere øke bruken av aluminiumsmaterialer, inkludert alle aluminiumskarosserier og batterikasser for nye energikjøretøyer. Det er et presserende behov for design, forskning og utvikling og høykvalitets industrialisering av deformerte aluminiumslegeringsmaterialer. Ved å ta foretak som hovedorganet, gjennom tett integrasjon av "forskning, produksjon og applikasjon", utføres felles forskning og utvikling for å adressere problemkoblingene i hele prosessen, foredle og kvantifisere systemdetaljene og standardiserte parametere i produksjonen og forberedelsesprosess, etablere et sporbart produksjonsstyringssystem og -system, og oppnå høykvalitets og stabil produksjon og anvendelse av typiske deformerte aluminiumsmaterialer for kjøretøy.
(2) Grunnleggende forskning på anvendelse av korrelasjonen mellom aluminiumsdesign og "prosessstrukturytelse". Basert på applikasjonsytelseskravene til 6 XXXXX-seriens aluminiumsmaterialer (plater og profiler) for bilkarosseristruktur og 3 XXXXXX-seriens aluminiumsmaterialer for batteriskall, og avhengig av kvantitative karakteriseringsteknikker for multidimensjonal og multi-skala mikrostruktur, legeringsdesign og prosessforskning basert på omfattende ytelseskrav, legeringsdesign og prosessforskning basert på enkelt utmerket ytelse, og applikasjonsytelse (forming, tilkobling, etc.) forskning og evaluering gjennomføres. Aluminiumslegeringsmaterialer for bilkarosseri og dens struktur, batteriskallet er utviklet, og lavpris og høy stabilitetsproduksjon og klargjøring oppnås.
(3) Høy formbarhet og høystyrke aluminiumslegering. Ved å optimalisere den kjemiske sammensetningen og prosesseringsteknologien til aluminiumslegering, har et høyfast aluminiumslegeringsmateriale med tilsvarende dyptrekkingsytelse (T4P-tilstand) som den nåværende aluminiumslegeringen i bilindustrien og tilsvarende styrke til 2024-T351-tilstanden etter korttidsbaking blitt utviklet, som oppfyller ytelseskravene til slagfaste bulkdeksler for lettvekt i biler.
(4) Stor størrelse høystyrke skum aluminiumslegering. Skumaluminium har egenskapene til både porøs struktur og metall, og har mange utmerkede egenskaper som lett vekt, høy spesifikk styrke, energiabsorbering, støtdemping, demping, lydabsorbering, varmeavledning, elektromagnetisk skjerming osv. Simuleringsteknologien brukes å dypt og systematisk studere interaksjonen mellom skumaluminiumstruktur og materialegenskaper, optimalisere prosessparametrene for industriell produksjon, forenkle produksjonsprosessen, redusere produksjonen kostnader, og realisere markedsapplikasjonen av høystyrke og store spesifikasjoner skum aluminiumslegeringsmaterialer innen lettvektstransport.
2.3 3C elektronisk aluminium og andre aluminiumslegeringer
(1) Utvikling og industrialisering av sjeldne jordarters aluminiumslegeringer. Kina har rikelig med sjeldne jordartsressurser, og aluminiumslegeringsindustrien har stor skala. Tidligere studier har vist at kombinasjonen av noen sjeldne jordartsmetaller (RE) med aluminiumslegeringer effektivt kan forbedre deres ytelse. Imidlertid har Kina ennå ikke utviklet stabile aluminiumlegeringer av sjeldne jordarter for bruk, og har heller ikke utviklet sjeldne jordarters aluminiumslegeringer med kinesiske egenskaper internasjonalt. Derfor er det nødvendig å fortsette å øke innsatsen i relaterte forsknings- og industrialiseringsprosesser. Ved å tett kombinere forskning, læring og anvendelse, utføres videre forskning på den grunnleggende anvendelsen av sjeldne jordartselementer i aluminiumslegeringer, og påvirkningsmekanismen til sjeldne jordartselementer i aluminiumslegeringer er dypt forstått. Flere sjeldne jordarter aluminiumslegeringer med praktisk verdi er utviklet og fremmet for bruk.
(2) 5G aluminiumslegering med høy overflate, høy styrke og høy varmeledningsevne. Ved å optimalisere den kjemiske sammensetningen av legeringen og regulere materialstrukturen rimelig, studere effekten av legeringssammensetning, deformasjonsbehandling og varmebehandlingsprosesser på styrken, termisk ledningsevne og anodiseringsytelsen til legeringen, kontrollen av legeringskorn og andre faseforbindelser kan oppnås; Gjennom organisasjonsregulering og forskning på anodiserings- og elektrolytiske fargeprosesser er det oppnådd en eloksert film med jevnt belegg, ingen fargeforskjell, og ingen defekter som svarte flekker og svarte linjer. Høy overflate, høy termisk ledningsevne og høystyrke aluminiumslegeringsmaterialer er utviklet for å møte markedets etterspørsel etter 5G mobiltelefondeksler, mobiltelefonmellomplater, ekstruderte aluminiumsmaterialer og rullede ark.
(3) Effektiv og rimelig aluminiumslegeringsanode for luftbatterier av aluminium. Studer grundig og systematisk de unike legeringselementene til aluminiumslegeringsanoder, slik som metallelementer med lavt smeltepunkt, deformasjonsbehandling og varmebehandlingsprosesser, og deres effekter på den elektrokjemiske aktiviteten og selvkorrosjonsmotstanden til aluminiumanoder. Utføre grunnleggende forskning på aktiverings- og passiveringsegenskapene til aluminiumslegeringsanodematerialer, utvikle aluminiumslegeringsanodematerialer som oppfyller kravene til aluminiumsluftbatterier, og realisere den markedsorienterte bruken av aluminiumsluftbatterier i lettvekt, nødstrømforsyning og annet. felt.
(4) 800 MPa styrke aluminiumslegering. Ved å bryte gjennom det eksisterende designutvalget av høyfaste aluminiumslegeringskomponenter, har vi utviklet en ny type aluminiumslegeringsmateriale med en styrke på 800 MPa i 7XX-serien. Vi vil fokusere på å forske på nøkkelteknologier som industriell sammensetningsdesign og korrekt kontroll av 800 MPa høystyrke aluminiumslegering, forming av høylegerte blokker og klargjøring av høymetallurgisk kvalitet, regulering av ensartetheten til mikrostrukturen under varm prosessering, og kontrollere presisjons varmebehandlingsprosesser. Vi vil utvikle kvalitetsstabilitetskontrollteknologier for batchproduksjon av høylegerte ingots og etablere detaljerte kontrollteknologier for utviklingen og strukturen til mikrostruktur under prosessering og varmebehandling; Fullfør utviklingen av typiske komponenter og verifiser deres anvendelse under simulerte driftsforhold, oppnå foreløpig lettvektserstatningen av høystyrke strukturelle materialer for skip, og gi tekniske reserver for lettvektsdesign og klargjøring av typiske strukturelle komponenter for applikasjoner innen romfart, luftfart, transport og andre felt.
(5) Høystyrke, tøff, korrosjonsbestandig, varmebestandig aluminiumslegering borestenger for petroleumsutforskning. Sammenlignet med stålborerør har borerør av aluminiumslegering fordelene med lav spesifikk tetthet, høy styrke, lav bøyespenning og motstand mot sure gasser som H2S og CO2-korrosjon. De har også større boredybdeevne og sterkere støtdemping. Derfor har borerør i aluminiumslegering åpenbare fordeler i leting og utvikling av dype brønner, ultradype brønner og sure gassbrønner. Forskning og optimaliser varmebehandlingsprosessen av legeringer i høye oppløste tilstander for å kontrollere mikrostrukturen, for å oppnå en bedre kombinasjon av MPt, GBP og PFZ, og for å optimalisere matchingen av høy styrke, høy seighet, korrosjonsmotstand og varme motstand av legeringer; Studer deformasjonsoppførselen til legeringer og etablere en legeringsmikrostrukturevolusjonsmodell; Forstå sammenhengen mellom faktorer som sammensetning, mikrostruktur og makroskopiske egenskaper, etablere modeller for tidsherding, spenningskorrosjon og bruddseighet, oppnå korrekt kontroll av mikrostruktur, og utvikle og produsere høyfast, seig, korrosjonsbestandig, varme- motstandsdyktige aluminiumslegeringsborestenger for petroleumsleting som møter markedets etterspørsel.
(6) Utvikling og industrialisering av grønn prosesseringsteknologi for aluminiumslegeringsmaterialer. I møte med ressurs- og energimangel er helhetlig ressursutnyttelse og teknologisk innovasjon særlig viktig. Systemet utfører grunnleggende forskning på bruk av resirkulerte aluminiumslegeringer, forstår koblingseffektene av flere elementer i aluminiumslegeringer og deres påvirkningsmekanismer på materialstruktur og egenskaper, etablerer et resirkulerings- og gjenbrukssystem for aluminiumslegeringer, utvikler lavenergi, lav- pris, høyytelses grønne forberedelses- og prosesseringsteknologier for aluminiumslegeringsmaterialer, og gir teoretisk og teknisk støtte for fremstilling av lavkost grønne og miljøvennlige aluminiumslegeringer og "one aluminium multi energy" med bruksverdi, oppnår Kinas strenge energisparing og utslippsreduksjonsmål år for år og grønn oppgradering av aluminiumsindustrien.
3. Konklusjon og utsikter
Høy ytelse, høy kvalitet, høy ensartethet, lave kostnader og lavkarbon miljøvern er fortsatt hovedretningene for utvikling av nye materialer for sivile aluminiumslegeringer og aluminiumsbehandlingsteknologi. Den ene er å utvikle utmerket støpeteknologi, kontinuerlig forbedre energiutnyttelseseffektiviteten, redusere utslipp og forbedre kontrollnivået for metallurgisk kvalitet, kjemisk sammensetning og mikrostruktur av ingots; Den andre er å integrere og anvende moderne utmerkede teknologiske prestasjoner, utvikle høypresisjonsautomatisering, spesialisering og storskala teknisk utstyr, forbedre effektiviteten og sikre storskala produksjon av høykvalitets og svært ensartede produkter; Den tredje er å fullt ut utnytte anvendelsen av datasimuleringsteknologi innen ny materialforskning og utvikling, prosessering, prosesseringsteknologi og formdesign og optimalisering, forkorte utviklingssyklusen betydelig, redusere utviklingsrisiko, forbedre produksjonseffektiviteten og redusere kostnadene. .
For tiden utvikler aluminiumslegeringsmaterialer seg mot flerlegering, stor bredde, høy styrke og seighet, høy renhet, høy presisjon, høy stabilitet, superplastisitet og superledning. Dette krever uunngåelig mye detaljert arbeid innen teknologisk innovasjonsforskning, fra materialmekanismeforskning til prosesselementkontroll, prosesseringspåvirkningsfaktorer, rimelig prosesslinjeparameterformulering, streng kvalitetssporing og tilsyn, etc., for å etablere aluminiumlegerings grunnleggende karakteristikk, prosessering teknologi database og produktkvalitet inspeksjon og evalueringssystem, og oppnå innovativ utvikling av utmerket sivil aluminiumslegering materiale prosesseringsteknologi.
