铝合金结构材料的应用及其发展方向

玄宝

摘要：铝合金材料作为现在目前一种新型的结构材料，不仅仅能够适应现代工程结构向跨度大、质量轻的目标迅速的跨越，更能抵抗住一些恶劣条件的实际损害。现如今我国有关于铝合金结构的研究比较落后，而且，目前大大制约了铝合金结构的推广及其应用，我国应该对这项材料应该进行大力的研究而且必须要马上指定出相关的规章制度。与传统的结构材料相比，铝合金的性能会远远的超越以前的结构材料，它有如下的优点：①强度高、质量轻，可以适当的减轻目标体的重量；②视觉冲击力强，成本低；③抗腐蚀性强；④污染少、易回收、剩余价值高 等等。所以说，铝合金作为我国主要的结构材料，它的应用现在越来越广，在代步工具、航空航天、建筑等行业领域突出了良好的发照势头。

关键词：铝合金；应用；发展方向

1、中国铝加工业进入了一个崭新的发展时期

从全球层面看，近年来，年均铝需求增长3～5%，而可以看到的是：中国则是以年均15～25%的速度在增长，这表明在中国铝工业进入到了一个新的发展时期。

经济发展的新时期对节能、环保、安全，高效提出了新要求，铝在新经济时期愈来愈发挥着重要作用。

（1）铝的冶炼（电解）过程是极大的赋能过程，其所耗电能是钢的5倍，远高于其它大宗材料，从这个角度说，它更适合于水电丰富的国度或区域，以储自然之能。

（2）、铝是一种可再生利用的资源，且其回收再生之用能极低，大约是原始用能的5%，再生节能效果明显。

（3）、主要体现在交通运输及建筑结构上，灵活性、轻量化、节能性、高速度这些是现代交通对应用材料的现实要求，铝正是这些综合性选择的最佳材料之一。

（4）、铝的表面亲合性，加工的相对简易，以及比刚度、比强度的优势（以及对能量的吸附能力）使人们对铝的安全性及它的时尚特性赋以更多的内涵。不仅如此，铝及其合金在提高国防装备性能、精确度、快速反应能力及远程作战等方面都起到不可替代的作用。

2、铝合金材料的现状及发展趋势

2.1铝及铝合金材料的种类

目前巳达千种以上，常规使用的超过440种，用国际惯例表述涵盖于1XXX系至9XXX系合金中，当然，很多新合金各研制国会根据本国需求情况或是做预研或是做开发或是做应用定型。随着科技的进步、经济的发展以及航空、航天、装备工业的需要和人民生活水平的提高对铝合金在高强，高韧、高模、耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐高温、耐低温、耐辐射、防火、防爆、易切割、易抛光、可表面处理、可焊接和超轻等方面有着更多的特性专项和综台性能的要求。

2.2发展高强高韧等高性能铝合金的新材料

最具代表性的是为适应航空航天器高机动性、高载荷、高抗压和高耐疲劳及高速与高可靠性的要求而研制的高强高韧铝合金，高性能除应用于航空航天工业外，交通运输的地铁、轻轨、高速列车、重载煤车等，弱电的电子电容产品、精密机械制造以及满足不同用途的功能膜材料，薄化及强化的包装材料等都在轻量化、高性能、均质性以及特殊功能方面有着越来越多的要求。

高强度铝合金是重要的轻质高强结构材料，具有广阔的应用前景。铝及铝合金的应用受到钛及钛合金和复合材料的挑战，但其作为主体结构材料的地位基本不变。目前，高强铝合金的发展趋势从以下几个方面开展：

（1）复合微合金化，添加微量过渡族元素以及稀土元素，开发出各种满足不同需要的新型铝合金高强材料。

（2）改进传统的铸锭冶金制备技术，采用和研究各种先进的熔体净化和变质处理方法，提高铸锭冶金质量。

（3）深入研究高溶质状态下合金的热处理工艺，研究合金强化固溶处理及多级多重相时效析出的沉淀强化机制，提高合金基体的过饱和固溶度提高沉淀相的体积分数，通过 MPt、GBP 和PEZ 的最佳配合，使合金实现高强高韧，良好抗蚀性能的优化匹配。

综上所述，超高度铝合金研制基本上沿着高强度、低韧性→高强度、高韧性→高强度、高韧性、耐腐蚀方向发展，在合金设计方面的发展特点是合金化程度越来越高，Fe、Si等杂质含量越来越低，微量元素添加越来越合理，最终达到大幅度提高合金强度的同时保持合金具有优良的综合性能。我国铝及铝合金业相对应国外的研发水平还有相当大的差距，因此我国铝及铝合金的发展需要走一段相当长的路。可喜的是目前已对高性能铝基结构材料有了很大的重视。如“863”、“973”等重大科研项目均对该类材料的开发研究列项研制。相信几年后，我国高性能金属材料的研制将达到国际先进水平。

3、結束语

中国铝加工进入了新一轮高速发展时期，铝材的应用在全球范围越来越广泛，并且已经看到全球以交通运输成为了铝材第一大使用行业，在中国现阶段仍是以建筑材料为第一消费行业，这符合中国国情，但随着经济的不断发展，产业结构的调整和消费的取向必将转移，为迎接未来的需求，中国铝加工业尚需不断努力。

中国铝加工业目前正面临新一场深刻的变革，且将进入一个空前的剧烈分化、调整、重组和大发展的时期。企业的优胜劣汰将会大大加速，大型化、集团化、规模化、现代化和国际化已成为当今铝加工的重要标志，产业和产品的不断调整，企业体制和机制将不断创新，管理将向科学化、信息化、高效化方向发展，以资本多元化的集约式组合，这都是铝加工企业发展的趋势。这里需要特别提出的是，如何在国家层面，以企业集团的技术中心、学院及研究院所共同构建铝加工的技术研发核心体系，形成具有自主创新并涵盖材料、工艺、技术、装备各要素的集约式研发基地，并同时构建基础理论、应用研究、产品开发综合体系，是值得我们共同关注和努力的。

参考文献

[1]胡寻新. 铝合金焊接技术的应用及发展[J]. 数字通信世界，2018（2）.

[2]刘攀. 铝及铝合金中元素分析的标准应用现状与方法研究进展[J]. 冶金分析，2018（4）.

[3]赵喆. 铝合金螺栓的研制及其在发动机上的应用[J]. 机械研究与应用，2018（3）.

[4]刘启蒙，许金凯，于化东，等. 7075铝合金弱刚性薄壁特征结构的铣削试验研究[J]. 工具技术，2018（2）：43-47.

（作者单位：天津忠旺科技有限公司）