铝合金材料的应用及其加工成形技术

孙福祥 王晓传

摘要：近年来，随着经济的发展以及工业水平的提升，我国对于金属材料的需求日益增加，铝合金材料作为一种轻质金属结构材料，具有后耐蚀性、易加工、回收率高、节能环保性等优势，在工业生产中发挥了越来越重要的作用。当前状况下，铝合金材料在航空航天、汽车制造、机械制造、化学工业等领域都得到了不同程度的使用。文章就针对铝合金材料的应用及其加工成形技术进行研究与分析。

关键词：铝合金材料;应用;加工成形技术

引言

铝合金是现在国内工业生产中大范围生产并大范围的投入到使用中去的一种材料，其拥有许多材料所不能拥有的良好性质，例如，铝合金的密度低但是强度却很高，相比于同类型的钢材而言，铝合金材料将以同体积更小的质量以及更大的安全性能、抗压性能为各种工程施工、高科技产品提供良好的物理支持。部分铝合金还可以在热处理的作用下实现更大硬度的体现。由于是铝合金，必然会加入一些其他元素来弥补铝材料的不组之处，通常我们加入的元素有铜、镁、锌、硅等元素，这类元素较为普遍，易于得到，且在铝合金中占有的百分比也十分的小，相比于其它合金而言，具有更强的经济效益。

一、铝合金材料特点

（一）铝合金密度小铝合金的密度非常小，其对应的密度为2.7克每立方厘米，而在同样的生产过程中，拥有广泛应用的钢密度为7.8克每立方厘米，所以铝合金的实际密度与钢比较只占1/3左右。（二）良好的力学性能铝合金具有非常良好的力学性能，铝合金中添加了一定的强化元素，对于纯铝而言它具有更低的密度，并且更好的塑造性对于铝合金来说能够形成高强度的材料在使用过程中，相较于其他合金材料具有更加广泛的应用市场。（三）铝合金的耐腐蚀性能较强铝合金的耐腐蚀性能可以通过一定的实验数据来表现。在一定的实验当中，铝合金长时间暴露在大气中能够及时在表面形成一种自我保护的氧化膜。该氧化膜对铝合金的表面起到了非常好的固定和保护作用，避免其在进一步氧化的同时，增强其耐腐蚀性能。（四）铝合金的导热性能良好铝合金良好的导热性对于纯铝来说是不能企及的。在众多的金属元素之中，铝合金的导热性能非常强，并且可以广泛地应用于取暖器以及散热器的制造当中。

二、铝合金加工成形技术

（一）铸造

铝合金的铸造过程即首先对铝合金进行一定程度的熔化处理，使其成为溶体，在此基础之上利用铝合金溶体良好的流动性与可填充性将之浇铸到不同形状的模具当中去，从而形成各种零件，在这一过程中需要注意对厚度、气密、荷载承受性能进行有效的控制，使其能满足铸造需求。通过铸造所形成的铝合金零件，例如缸体、支架、箱体、轮毂等，可用于各个领域的生产与安装当中。

（二）轧制

轧制流程如下，首先锭坯受到摩擦力的作用进入到处于旋转状态的轧辊间，在轧辊间中锭坯会收到一定的压力，在压力的作用之下其横截面逐渐减小并同时在形状上在发生一定程度的变化，除此之外，压力会促使锭坯的厚度减小并使其长度增加。从本质上来看，轧制过程其实是一个塑性变形的过程。轧制又可以进一步细分为热轧与冷轧，热轧是在保持被轧制金属处于高温状态下的形式，高温环境保证了产品质量的稳定性，同时也可以对生产效率进行一定程度地提升，具有良好的经济效益。而对于冷轧而言，这种轧制方式一般用于铝合金薄板、铝箔毛料的生产中。

（三）铝合金材料的应用及其加工成形技术

1 铝合金在航天领域中的应用

铝合金在航天领域的应用十分的广泛。例如：2014号由于其高强度的抗压和抗高温，所以在航天航空材料的制作上一般被使用于制作火箭的第一级燃料槽以及部分火箭的零部件;2048和2124都被用来制作航天器的结构部件;2218则用来使用在飞机的发动机以及柴油发动机活塞这部分;2219由于其能够承受的外部温度跨度性很广，在零下270°～300°这个范围，拥有十分良好的焊接性，在T8状态还呈现出了十分优良的抗应力腐蚀开裂能力，所以在航天航空中通常被利用作为火箭中放置氧化剂的槽口中，在超音速飞机的结构制作中承担了蒙皮材料和部分零部件的使用;5052号铝合金材料不仅具有良好的可塑性，同时还具备一定的加工性能，能够方便后期的处理、加工，改变其原有的性能，并且还具有良好的抗腐蚀性以及一定的静态强度，在航天航空中通常被用来制造飞机的油箱，运输燃油的管道等;7072具有较强的可塑性，能够被压缩成为极薄的铝箔，通常与其他牌号的铝合金共同使用，包裹在其外面有助于加强其他铝合金材料的各项性能。

2 铝合金在汽车产业中的应用

将铝合金应用在汽车产业中最主要的是降低了汽车的质量并在其他方面提供了有效的改善、支持和增强。在汽车的制造上使用了新的材料、新的技术，从源头上进行了环保处理。有相关研究表明，当汽车本身的质量降低一百千克，就能够使汽车每行驶一千米的燃油量下降零点七升，但从数据来看似乎没有大的改变，但是从宏观来看，在一年内能够相较于以前产生较好的减污效果。所以如何减少汽车本身的质量也成为了现在汽车材料研究的热点内容。减少汽车自身重量的方式有三种，第一种是将汽车的形状变小，发行小排量的汽车，这对于部分人群而言有一定的使用价值，但对于有特殊汽车外形要求，特殊汽车性能要求的人群而言，这样的汽车远远达不到标准，也就不能做到大范围的普及;第二种是从汽车的结构上进行优化，通过重新设计个方面的结构造型以及更换部分零部件来达到减少汽车自身重量的效果;第三种是采用更轻的金属材料，也就是铝合金来进行汽车的生产。相比于以往的汽车制造材料，铝合金材料同样呈现出了质量小、强度大、抗压能力强、抗冲击能力强、回收率高等优秀的性质，甚至有专家声称，未来的铝合金材料有可能拥有比塑料还要小的质量。虽然以目前国内的技术来看，我们并不能将所有的钢材、铁材更换成为铝合金，但是由于铝合金的质量只占钢铁的三分之一，当我们极大限度的使用铝合金后，汽车的总质量也会下降一半。而且铝合金由于有铝元素的优质性能，同样能够在金属外表皮形成一层极不活泼的致密氧化层，所以铝合金是永远不会生锈的，这不仅提高了汽车的使用年限和安全性能同时也提升了汽车的美观程度，具有较好的可行性。具体优势还体现在：将铝合金应用在汽车的变速器外壳以及汽油泵、化油器等汽车结构中，能够实现减重、高强度并且耐腐蚀的性质;使用在发动机活塞以及气缸赛中能够在原有的基础上增添较好的散热性能，减少了因为散热原因而导致的汽车温度过高而产生故障的情况;利用在车圈上同样是具有减重、优良散热性质以及良好外观的优点。以现在国内的技术，铝合金应用于汽车制造上出现的不良因素也很多：铝合金虽然具有良好的抗压能力，但由于金属内部反应剧烈，容易在表面出现细小的裂纹，且不易被肉眼察覺，一旦这些裂纹数达到了一定的标准，则会发生变形;在锻造的过程中若是技术没有达到，极容易出现沙眼;材料本身的价格以及加工费用都较高，制造出来的汽车呈现较高的价格，对于中国而言大部分人还是消费不起这样的汽车，且若是由铝合金为主要制造材料的汽车得不到普及，其修理点也会十分的稀少，进一步加大了购买汽车的成本。

结语

总而言之，铝合金的应用及加工材料已经成为现代工业发展的重要应用材料，在未来发展过程中不断优化和改善将使得整个生产制造工艺中的铝合金质量逐渐提高，并且进一步满足我国各大领域的发展需求，具有十分广阔的科学推动作用。

参考文献：

[1]张新明，邓运来，张勇.高强铝合金的发展及其材料的制备加工技术[J].金属学报，2015（51）：257-271.

[2]刘静安.浅议铝合金材料及加工工业与技术的发展动向[J].铝加工，2012（205）：4-13.