Výrobní kapacita a výstup čínského průmyslu zpracování hliníku se rozvinuly do rychle rostoucích oborů, včetně civilních běžných hliníkových a hliníkových desek, pásů, fólií, hliníkových profilů pro stavebnictví a železniční dopravu, konzervárenských materiálů a substrátů hliníkových desek pro tisk. Přírůstkovou část tvoří především soukromé podniky. Čína je významnou zemí v průmyslu zpracování hliníku.
V posledních letech se materiálový vývoj hliníku a hliníkových slitin soustředil především na dva směry: (1) vývoj nových materiálů z hliníkových slitin s vysokou pevností a vysokou houževnatostí, aby vyhovovaly potřebám speciálních oborů, jako je letectví, doprava a vojenská zařízení; (2) Vyvíjet civilní hliníkové slitiny s různými vlastnostmi a funkcemi, aby vyhovovaly novým materiálům pro různé podmínky a aplikace. Široké použití hliníkových slitin podpořilo vývoj technologie zpracování a přípravy hliníkových slitin, ale s neustálým zlepšováním požadavků na výkon výrobků z hliníkových slitin byly také předloženy nové požadavky na technologii zpracování hliníkových slitin. Ocenění a posílení výzkumu základních charakteristik hliníkových slitin a konstrukce systematických teorií, další zlepšení porozumění zpracovatelským charakteristikám hliníkových slitin, je jedinou cestou k dosažení technologické inovace ve zpracování hliníkových slitin.
1. Výzkum základních charakteristik materiálů hliníkových slitin
Systematické a hloubkové studium základních charakteristik hliníkových slitin je základem pro inovace v technologii zpracování hliníkových slitin. Na základě existující teorie zpracování hliníkové slitiny se ke studiu chování při přenosu tepla a hmoty procesu tuhnutí taveniny hliníkové slitiny používají vynikající nástroje a zařízení, jako jsou počítače a vysokorychlostní kamery s vysokým rozlišením, zákon evoluce pevné hliníkové slitiny. deformační a precipitační fáze během procesu tepelného zpracování a konstitutivní vztah mezi komplexním výkonem vícefázového rozhraní mikrostruktury. Vzniká vlastní a systematický teoretický systém technologie zpracování hliníkových slitin. Současně kombinuje současné zařízení na zpracování hliníkové slitiny a technologii přípravy výroby k vedení a optimalizaci současné technologie výroby a zpracování hliníkové slitiny s cílem dosáhnout inovace v technologii a materiálech zpracování hliníku.
(1) Výzkum základních charakteristik tavení a odlévání hliníkových slitin. Studujte rozložení tepelného pole během procesu tuhnutí různých typů hliníkových tavenin při různých rychlostech ochlazování a počáteční tvar čela tuhnutí taveniny, prozkoumejte vývojový zákon jeho tvaru během postupu čela tuhnutí a vliv zákon o vnitřním teplotním napěťovém poli sochoru; Studujte redistribuci rozpuštěných látek během procesu tuhnutí, porozumějte typům, termodynamickým a kinetickým mechanismům vzniku a růstu primárních tuhnoucích precipitátů, jakož i distribučním zákonitostem různých typů primárních tuhnoucích precipitátů a mechanismům vzniku různých defektů během tuhnutí. proces.
(2) Výzkum základních charakteristik plastické deformace hliníkových slitin. Studovat mechanismus vlivu vnější deformační síly na fragmentaci precipitátů primárního tuhnutí různých velikostí/typů; Studujte vnitřní vztah mezi vnější deformační silou deformační rychlostí deformací proměnnou deformací rozložením teplot deformačním odporem meze praskání materiálu mezí zbytkového vnitřního napětí; Studujte typy deformačních precipitátů, termodynamické a kinetické mechanismy jejich vzniku a růstu.
(3) Výzkum základních charakteristik tepelného zpracování hliníkových slitin. Studovat termodynamické a kinetické mechanismy rozpouštění různých typů primárních tuhnoucích precipitátů/deformačních precipitátů při tepelném zpracování tuhých roztoků hliníkových slitin; Studujte mechanismus přenosu tepla a zákon změny zbytkového vnitřního napětí hliníkové slitiny během zpracování rychlým kalením; Během procesu tepelného zpracování stárnutí prozkoumejte termodynamické a kinetické mechanismy tvorby a růstu různých typů precipitačních fází a pochopte distribuční vzorce různých typů precipitačních fází; Studujte mechanismus interakce mezi různými typy/velikostmi precipitačních fází a rozhraními s bodovými/čárovými defekty, vliv vzdálenosti částic a hranic zrn různých typů/velikostí precipitačních fází na pohyb liniových defektů a iniciaci a šíření trhlin ; Proveďte hloubkový výzkum vlivu typů/velikostí/distribucí precipitačních fází na statické/dynamické mechanické vlastnosti a korozní odolnost materiálů, jakož i odpovídající vztah mezi statickými/dynamickými mechanickými vlastnostmi materiálů a jejich odolností vůči vysokým rychlost poškození nárazem.
2. Výzkum a návrh materiálů z civilních hliníkových slitin
Materiály ze slitin hliníku jsou široce používány v oblasti civilního letectví, dopravy, 3C elektroniky, nové energie, sportu a stavebnictví. Tvrdá konkurence na trhu podpořila zlepšení požadavků na kvalitu a výkon u civilních výrobků ze slitin hliníku. Proto pouze dalším zkoumáním potenciálu hliníkových slitin, výzkumem a vývojem vynikajících civilních materiálů z hliníkových slitin a technologií zpracování můžeme lépe uspokojit poptávku trhu.
2.1. Vysoce výkonná hliníková slitina pro civilní letectví
(1) Technologie technické přípravy nových vysoce výkonných materiálů ze slitin hliníku vzácných zemin pro civilní letectví. Proveďte hloubkový základní výzkum aplikace prvků vzácných zemin ve vysoce výkonných hliníkových slitinách vzácných zemin pro civilní letectví, odhalte mechanismus vlivu prvků vzácných zemin ve slitinách hliníku, systematicky studujte zákon vývoje mikrostruktury za tepelně mechanických podmínek a vztah s výkonem a tvoří základní teoretický systém pro návrh složení, přípravu a zpracování vysoce výkonných slitin hliníku vzácných zemin; Další výzkum bude prováděn v oblasti strojírenské přípravy a aplikace nových vysoce výkonných materiálů ze slitin hliníku vzácných zemin, které budou tvořit kompletní sadu výrobních procesů a aplikačních technologií pro nové vysoce výkonné deformační materiály ze slitin hliníku vzácných zemin se stabilní kapacitou sériové výroby, dosažení instalace a aplikace na letadlech civilního letectví a uspokojení potřeb sériové výroby letadel civilního letectví.
(2) Nová vysoce pevná, korozivzdorná a tepelně odolná hliníková slitina. Průlomové klíčové technologie, jako je návrh složení a správná řídicí technologie pro vysoce pevné a žáruvzdorné hliníkové slitiny, technologie řízení odlévání a tváření pro žáruvzdorné slitiny s vysokým obsahem slitin, technologie vícestupňového homogenizačního zpracování a tepelná pevnost při vysoké teplotě technologie řízení fázové struktury a výkonu pro vzácné zeminy Sc, Er atd., s cílem vytvořit technologii přípravy kontroly stability kvality pro vysoce legované ingoty a vyvinout nové materiály pro vysoce pevné a tepelně odolné hliníkové slitiny obsahující prvky vzácných zemin; Provádějte inženýrský výzkum vysoce pevných a tepelně odolných materiálů z hliníkové slitiny, abyste zajistili technické rezervy pro typické součásti používané v oblasti civilního letectví.
(3) Hliníková slitina s vysokou pevností, houževnatostí, odolností proti korozi a poškozením. V reakci na konstrukční požadavky na odolnost proti poškození a odolnost proti korozi u letadel civilního letectví je vývoj plechů z hliníkové slitiny s pevností 700 MPa, vysokou odolností proti korozi a vysokou houževnatostí, nevyhnutelným trendem. Prostřednictvím výzkumu návrhu a optimalizace nového složení slitiny, víceúrovňového homogenizačního ošetření částic dispergované fáze, řízení deformační mikrostruktury během procesu válcování a řízení tvaru desky plánujeme vyvinout pevnostní stupeň 700 MPa, vysokou odolnost proti korozi a vysokou houževnatost hliníkové slitiny předtažené středně silné plechy s vynikající pevností v lomové houževnatosti odpovídající odolnosti proti korozi, poskytující technické rezervy pro klíčové konstrukční součásti v aplikacích civilního letectví.
(4) Samovolně generované nanočástice in situ zlepšují vysoce výkonné kompozity na bázi hliníku. Tento materiál má výhody vysoké měrné pevnosti, měrného modulu, dobré odolnosti proti únavě, dobré tepelné odolnosti, odolnosti proti korozi a relativně nízkých nákladů na přípravu. V současné době je to průlomový nový materiál z hliníkové slitiny. Osvojte si kontrolní techniky pro morfologii a velikost in-situ samogenerovaných nanočástic a použijte vysokofrekvenční pulzní magnetické pole a vysokoenergetické ultrazvukové pole pro řízení agregace a distribuce nanočástic, optimalizujte in-situ samogenerované nanočástice zesílená vysoce výkonná kompozitní technologie DC lití na bázi hliníku. Dosažení rovnoměrné distribuce nanočástic uvnitř slitinových zrn a hranic zrn při zlepšování struktury slitiny výrazně zvyšuje pevnost, plasticitu a odolnost proti únavě materiálů z hliníkové slitiny, což umožňuje velkovýrobu a tržní uplatnění průmyslových ingotů a hliníkových výrobků.
(5) Klíčové technologie a aplikační výzkum pro kvalitní přípravu a zpracování slitin leteckého hliníku. U vysoce kvalitních materiálů z hliníkových slitin používaných v letectví se provádí hloubkový výzkum vnitřního vztahu mezi složením slitiny, mikrostrukturou, vlastnostmi, přípravou a zpracováním, jakož i mechanismy zpevňování a zpevňování a dalšími vědeckými otázkami, jakož i podrobné řídicí technologie. Jsou stanoveny principy organizační kontroly a směrnice pro bezpečnostní služby a je vytvořena základní datová platforma, která prolomí klíčová technická úzká místa vysoké spolehlivosti, vysoké stability a vysoké homogenity přípravy velkých konstrukčních materiálů z hliníkových slitin. To poskytuje teoretický základ a klíčovou technickou podporu pro kompletní nezávislou a kontrolovatelnou výrobu konstrukčních materiálů z leteckých slitin hliníku.
2.2. Lehká hliníková slitina pro přepravu
(1) Výzkum a vývoj deformovaných hliníkových materiálů pro automobilový průmysl, které vyvažují nízkou hmotnost a bezpečnost a vysoce kvalitní průmyslovou výrobu. Čína je největším spotřebitelským automobilovým trhem na světě a design a výroba vozidel s tradičním palivem a nových energetických vozidel dále zvýší používání hliníkových materiálů, včetně všech hliníkových karoserií a pouzder baterií pro nová energetická vozidla. Existuje naléhavá potřeba navrhování, výzkumu a vývoje a vysoce kvalitní industrializace deformovaných materiálů z hliníkových slitin. Podniky jsou hlavním subjektem, a to prostřednictvím úzké integrace „výzkumu, výroby a aplikace“, provádí se společný výzkum a vývoj s cílem řešit problémové vazby v celém procesu, upřesňovat a kvantifikovat detaily systému a standardizované parametry ve výrobě. a přípravný proces, zavést sledovatelný systém a systém řízení výroby a dosáhnout vysoce kvalitní a stabilní výroby a aplikace typických deformovaných hliníkových materiálů pro vozidla.
(2) Základní výzkum aplikace korelace mezi designem hliníku a "výkonem struktury procesu". Na základě požadavků na aplikační výkon 6 hliníkových materiálů řady XXXXX (desky a profily) pro konstrukci karoserie automobilu a 3 hliníkových materiálů řady XXXXX pro plášť baterie a spoléhající se na techniky kvantitativní charakterizace vícerozměrné a víceúrovňové mikrostruktury, navrhování slitin a výzkum procesů Na základě komplexních požadavků na výkon se provádí výzkum a hodnocení designu slitin a procesů založených na jediném vynikajícím výkonu a výkonu aplikace (tvarování, spojování atd.). Jsou vyvíjeny materiály z hliníkové slitiny pro karoserii automobilu a jeho strukturu, plášť baterie a je dosahována nízkonákladová a vysoce stabilní výroba a příprava.
(3) Vysoká tvarovatelnost a vysoce pevná hliníková slitina. Optimalizací chemického složení a technologie zpracování hliníkové slitiny byl získán materiál z hliníkové slitiny s vysokou pevností s ekvivalentním hlubokým tažením (stav T4P) jako současná automobilová slitina hliníku 6016 a ekvivalentní pevností jako 2024-T351 po krátkodobém pečení. vyvinutý, který splňuje výkonnostní požadavky nárazuvzdorných krytů pro odlehčení automobilů.
(4) Velká vysoce pevná pěnová hliníková slitina. Pěnový hliník má vlastnosti jak porézní struktury, tak kovu a má mnoho vynikajících vlastností, jako je nízká hmotnost, vysoká měrná pevnost, absorpce energie, tlumení nárazů, tlumení, pohlcování zvuku, odvod tepla, elektromagnetické stínění atd. Používá se technologie simulace hluboce a systematicky studovat interakci mezi strukturou pěnového hliníku a materiálovými vlastnostmi, optimalizovat procesní parametry průmyslové výroby, zjednodušit výrobní proces, snížit výrobní náklady a realizovat tržní uplatnění vysoce pevných a velkých specifikací pěnových hliníkových slitin v v oblasti lehké dopravy.
2.3 Elektronický hliník 3C a další slitiny hliníku
(1) Vývoj a industrializace slitin hliníku vzácných zemin. Čína má bohaté zdroje vzácných zemin a průmysl hliníkových slitin má velký rozsah. Předchozí studie ukázaly, že kombinace některých prvků vzácných zemin (RE) se slitinami hliníku může účinně zlepšit jejich výkon. Čína však dosud nevyvinula stabilní slitiny hliníku vzácných zemin pro aplikaci ani nevyvinula mezinárodně slitiny hliníku vzácných zemin s čínskými vlastnostmi. Proto je nutné nadále zvyšovat úsilí v souvisejícím výzkumu a procesech industrializace. Úzkým spojením výzkumu, učení a aplikace se provádí další výzkum základní aplikace prvků vzácných zemin ve slitinách hliníku a je hluboce pochopen mechanismus vlivu prvků vzácných zemin ve slitinách hliníku. Několik slitin hliníku vzácných zemin s praktickou hodnotou je vyvinuto a podporováno pro použití.
(2) 5G vysoký povrch, vysoká pevnost a vysoká tepelná vodivost hliníkové slitiny. Optimalizací chemického složení slitiny a rozumnou regulací struktury materiálu, studiem účinků složení slitiny, deformačního zpracování a procesů tepelného zpracování na pevnost, tepelnou vodivost a anodizační výkon slitiny, kontrolu zrn slitiny a za druhé. lze získat fázové sloučeniny; Prostřednictvím organizační regulace a výzkumu anodizačních a elektrolytických barvicích procesů byl získán eloxovaný film s rovnoměrným povlakem, bez barevných rozdílů a bez defektů, jako jsou černé skvrny a černé čáry. Materiály s vysokým povrchem, vysokou tepelnou vodivostí a vysokou pevností z hliníkové slitiny byly vyvinuty tak, aby uspokojily tržní poptávku po pouzdrech na mobilní telefony 5G, středních deskách mobilních telefonů, extrudovaných hliníkových materiálech a válcovaných plechech.
(3) Efektivní a levná anoda z hliníkové slitiny pro hliníkové vzduchové baterie. Důkladně a systematicky studujte jedinečné legovací prvky anod z hliníkové slitiny, jako jsou kovové prvky s nízkým bodem tání, deformační zpracování a procesy tepelného zpracování, a jejich vliv na elektrochemickou aktivitu a samokorozní odolnost hliníkových anod. Provádět základní výzkum aktivačních a pasivačních charakteristik anodových materiálů z hliníkové slitiny, vyvíjet anodové materiály z hliníkové slitiny, které splňují požadavky hliníkových vzduchových baterií, a realizovat tržně orientované aplikace hliníkových vzduchových baterií v automobilovém odlehčení, nouzovém napájení a dalších pole.
(4) Hliníková slitina o pevnosti 800 MPa. Prolomením stávající konstrukční řady komponentů z vysoce pevných hliníkových slitin jsme vyvinuli nový typ materiálu z hliníkové slitiny s pevností 800 MPa v řadě 7XX. Zaměříme se na provádění výzkumu klíčových technologií, jako je návrh průmyslového složení a správná kontrola vysokopevnostní hliníkové slitiny 800 MPa, tváření vysoce legovaných ingotů a příprava ingotů vysoké metalurgické kvality, regulace stejnoměrnosti mikrostruktury při zpracování za tepla a řízení přesných procesů tepelného zpracování. Vyvineme technologie kontroly stability kvality pro dávkovou výrobu vysoce legovaných ingotů a zavedeme podrobné kontrolní technologie pro vývoj a strukturu mikrostruktury během zpracování a tepelného zpracování; Dokončit vývoj typických komponentů a ověřit jejich aplikaci v simulovaných provozních podmínkách, předběžně dosáhnout lehké náhrady vysokopevnostních konstrukčních materiálů pro lodě a poskytnout technické rezervy pro lehký návrh a přípravu typických konstrukčních komponentů pro aplikace v kosmonautice, letectví, doprava a další obory.
(5) Vysoce pevné, houževnaté, korozivzdorné a tepelně odolné vrtné tyče z hliníkové slitiny pro průzkum ropy. Ve srovnání s ocelovými vrtacími trubkami mají vrtné trubky z hliníkové slitiny výhody nízké specifické hustoty, vysoké pevnosti, nízkého namáhání v ohybu a odolnosti vůči kyselým plynům, jako je H2S a korozi CO2. Mají také větší hloubku vrtání a silnější schopnost tlumit nárazy. Proto mají vrtné trubky z hliníkových slitin zjevné výhody při průzkumu a vývoji hlubokých vrtů, ultrahlubokých vrtů a vrtů s kyselým plynem. Výzkum a optimalizace procesu tepelného zpracování slitin s vysokým obsahem rozpuštěných látek za účelem řízení mikrostruktury, aby se dosáhlo lepší kombinace MPt, GBP a PFZ a aby se optimalizovalo sladění vysoké pevnosti, vysoké houževnatosti, odolnosti proti korozi a teplu. odolnost slitin; Studovat deformační chování slitin a vytvořit model vývoje mikrostruktury slitiny; Porozumět vztahu mezi faktory, jako je složení, mikrostruktura a makroskopické vlastnosti, vytvořit modely pro časové kalení, korozi pod napětím a lomovou houževnatost, dosáhnout správné kontroly mikrostruktury a vyvinout a vyrobit vysoce pevné, houževnaté, odolné proti korozi, tepelně odolné odolné vrtné tyče z hliníkové slitiny pro průzkum ropy, které splňují požadavky trhu.
(6) Vývoj a industrializace technologie zeleného zpracování materiálů z hliníkových slitin. Tváří v tvář nedostatku zdrojů a energie je zvláště důležité komplexní využití zdrojů a technologické inovace. Systém provádí základní výzkum v oblasti aplikace recyklovaných hliníkových slitin, hluboce rozumí vazebným účinkům více prvků v hliníkových slitinách a jejich mechanismům dopadu na strukturu a vlastnosti materiálu, zavádí systém recyklace a opětovného použití hliníkových slitin, vyvíjí nízkoenergetické, nízko- nákladové, vysoce výkonné technologie zelené přípravy a zpracování materiálů z hliníkových slitin a poskytuje teoretickou a technickou podporu pro přípravu levných zelených a ekologicky šetrných hliníkových slitin a „jedné více energie hliníku“ s aplikační hodnotou, dosahující čínských přísné cíle v oblasti úspor energie a snižování emisí rok co rok a ekologická modernizace hliníkového průmyslu.
3. Závěr a výhled
Vysoký výkon, vysoká kvalita, vysoká jednotnost, nízké náklady a nízkouhlíková ochrana životního prostředí jsou stále hlavními směry pro vývoj nových materiálů pro civilní hliníkové slitiny a technologie zpracování hliníku. Jedním z nich je vývoj vynikající technologie odlévání, neustálé zlepšování účinnosti využití energie, snižování emisí a zvyšování úrovně kontroly metalurgické kvality, chemického složení a mikrostruktury ingotů; Druhým je integrovat a aplikovat současné vynikající technologické úspěchy, vyvinout vysoce přesnou automatizaci, specializaci a rozsáhlé technické vybavení, zlepšit efektivitu a zajistit velkosériovou výrobu vysoce kvalitních a vysoce jednotných produktů; Třetím je plné využití aplikace technologie počítačové simulace v oblastech výzkumu a vývoje nových materiálů, zpracování, technologie zpracování a návrhu a optimalizace forem, výrazně zkrátit vývojový cyklus, snížit vývojová rizika, zlepšit efektivitu výroby a snížit náklady. .
V současné době se materiály pro zpracování hliníkových slitin vyvíjejí směrem k více slitinám, velké šířce, vysoké pevnosti a houževnatosti, vysoké čistotě, vysoké přesnosti, vysoké stabilitě, superplastičnosti a supravodivosti. To nevyhnutelně vyžaduje mnoho podrobné práce ve výzkumu technologických inovací, od výzkumu materiálového mechanismu po řízení procesních prvků, faktory ovlivňující zpracování, rozumné formulace parametrů výrobní linky, přísné sledování a dohled nad kvalitou atd., aby se stanovila základní charakteristika slitiny hliníku, zpracování technologická databáze a systém kontroly a hodnocení kvality výrobků a dosáhnout inovativního vývoje vynikající technologie zpracování materiálů z civilních slitin hliníku.
