孫福祥?王曉傳

摘要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)水平的提升，我國(guó)對(duì)于金屬材料的需求日益增加，鋁合金材料作為一種輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，具有后耐蝕性、易加工、回收率高、節(jié)能環(huán)保性等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了越來越重要的作用。當(dāng)前狀況下，鋁合金材料在航空航天、汽車制造、機(jī)械制造、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域都得到了不同程度的使用。文章就針對(duì)鋁合金材料的應(yīng)用及其加工成形技術(shù)進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：鋁合金材料;應(yīng)用;加工成形技術(shù)

引言

鋁合金是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中大范圍生產(chǎn)并大范圍的投入到使用中去的一種材料，其擁有許多材料所不能擁有的良好性質(zhì)，例如，鋁合金的密度低但是強(qiáng)度卻很高，相比于同類型的鋼材而言，鋁合金材料將以同體積更小的質(zhì)量以及更大的安全性能、抗壓性能為各種工程施工、高科技產(chǎn)品提供良好的物理支持。部分鋁合金還可以在熱處理的作用下實(shí)現(xiàn)更大硬度的體現(xiàn)。由于是鋁合金，必然會(huì)加入一些其他元素來彌補(bǔ)鋁材料的不組之處，通常我們加入的元素有銅、鎂、鋅、硅等元素，這類元素較為普遍，易于得到，且在鋁合金中占有的百分比也十分的小，相比于其它合金而言，具有更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益。

一、鋁合金材料特點(diǎn)

（一）鋁合金密度小鋁合金的密度非常小，其對(duì)應(yīng)的密度為2.7克每立方厘米，而在同樣的生產(chǎn)過程中，擁有廣泛應(yīng)用的鋼密度為7.8克每立方厘米，所以鋁合金的實(shí)際密度與鋼比較只占1/3左右。（二）良好的力學(xué)性能鋁合金具有非常良好的力學(xué)性能，鋁合金中添加了一定的強(qiáng)化元素，對(duì)于純鋁而言它具有更低的密度，并且更好的塑造性對(duì)于鋁合金來說能夠形成高強(qiáng)度的材料在使用過程中，相較于其他合金材料具有更加廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。（三）鋁合金的耐腐蝕性能較強(qiáng)鋁合金的耐腐蝕性能可以通過一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來表現(xiàn)。在一定的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，鋁合金長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣中能夠及時(shí)在表面形成一種自我保護(hù)的氧化膜。該氧化膜對(duì)鋁合金的表面起到了非常好的固定和保護(hù)作用，避免其在進(jìn)一步氧化的同時(shí)，增強(qiáng)其耐腐蝕性能。（四）鋁合金的導(dǎo)熱性能良好鋁合金良好的導(dǎo)熱性對(duì)于純鋁來說是不能企及的。在眾多的金屬元素之中，鋁合金的導(dǎo)熱性能非常強(qiáng)，并且可以廣泛地應(yīng)用于取暖器以及散熱器的制造當(dāng)中。

二、鋁合金加工成形技術(shù)

（一）鑄造

鋁合金的鑄造過程即首先對(duì)鋁合金進(jìn)行一定程度的熔化處理，使其成為溶體，在此基礎(chǔ)之上利用鋁合金溶體良好的流動(dòng)性與可填充性將之澆鑄到不同形狀的模具當(dāng)中去，從而形成各種零件，在這一過程中需要注意對(duì)厚度、氣密、荷載承受性能進(jìn)行有效的控制，使其能滿足鑄造需求。通過鑄造所形成的鋁合金零件，例如缸體、支架、箱體、輪轂等，可用于各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)與安裝當(dāng)中。

（二）軋制

軋制流程如下，首先錠坯受到摩擦力的作用進(jìn)入到處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的軋輥間，在軋輥間中錠坯會(huì)收到一定的壓力，在壓力的作用之下其橫截面逐漸減小并同時(shí)在形狀上在發(fā)生一定程度的變化，除此之外，壓力會(huì)促使錠坯的厚度減小并使其長(zhǎng)度增加。從本質(zhì)上來看，軋制過程其實(shí)是一個(gè)塑性變形的過程。軋制又可以進(jìn)一步細(xì)分為熱軋與冷軋，熱軋是在保持被軋制金屬處于高溫狀態(tài)下的形式，高溫環(huán)境保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行一定程度地提升，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。而對(duì)于冷軋而言，這種軋制方式一般用于鋁合金薄板、鋁箔毛料的生產(chǎn)中。

（三）鋁合金材料的應(yīng)用及其加工成形技術(shù)

1 鋁合金在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

鋁合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用十分的廣泛。例如：2014號(hào)由于其高強(qiáng)度的抗壓和抗高溫，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級(jí)燃料槽以及部分火箭的零部件;2048和2124都被用來制作航天器的結(jié)構(gòu)部件;2218則用來使用在飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞這部分;2219由于其能夠承受的外部溫度跨度性很廣，在零下270°～300°這個(gè)范圍，擁有十分良好的焊接性，在T8狀態(tài)還呈現(xiàn)出了十分優(yōu)良的抗應(yīng)力腐蝕開裂能力，所以在航天航空中通常被利用作為火箭中放置氧化劑的槽口中，在超音速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)制作中承擔(dān)了蒙皮材料和部分零部件的使用;5052號(hào)鋁合金材料不僅具有良好的可塑性，同時(shí)還具備一定的加工性能，能夠方便后期的處理、加工，改變其原有的性能，并且還具有良好的抗腐蝕性以及一定的靜態(tài)強(qiáng)度，在航天航空中通常被用來制造飛機(jī)的油箱，運(yùn)輸燃油的管道等;7072具有較強(qiáng)的可塑性，能夠被壓縮成為極薄的鋁箔，通常與其他牌號(hào)的鋁合金共同使用，包裹在其外面有助于加強(qiáng)其他鋁合金材料的各項(xiàng)性能。

2 鋁合金在汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

將鋁合金應(yīng)用在汽車產(chǎn)業(yè)中最主要的是降低了汽車的質(zhì)量并在其他方面提供了有效的改善、支持和增強(qiáng)。在汽車的制造上使用了新的材料、新的技術(shù)，從源頭上進(jìn)行了環(huán)保處理。有相關(guān)研究表明，當(dāng)汽車本身的質(zhì)量降低一百千克，就能夠使汽車每行駛一千米的燃油量下降零點(diǎn)七升，但從數(shù)據(jù)來看似乎沒有大的改變，但是從宏觀來看，在一年內(nèi)能夠相較于以前產(chǎn)生較好的減污效果。所以如何減少汽車本身的質(zhì)量也成為了現(xiàn)在汽車材料研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。減少汽車自身重量的方式有三種，第一種是將汽車的形狀變小，發(fā)行小排量的汽車，這對(duì)于部分人群而言有一定的使用價(jià)值，但對(duì)于有特殊汽車外形要求，特殊汽車性能要求的人群而言，這樣的汽車遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，也就不能做到大范圍的普及;第二種是從汽車的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，通過重新設(shè)計(jì)個(gè)方面的結(jié)構(gòu)造型以及更換部分零部件來達(dá)到減少汽車自身重量的效果;第三種是采用更輕的金屬材料，也就是鋁合金來進(jìn)行汽車的生產(chǎn)。相比于以往的汽車制造材料，鋁合金材料同樣呈現(xiàn)出了質(zhì)量小、強(qiáng)度大、抗壓能力強(qiáng)、抗沖擊能力強(qiáng)、回收率高等優(yōu)秀的性質(zhì)，甚至有專家聲稱，未來的鋁合金材料有可能擁有比塑料還要小的質(zhì)量。雖然以目前國(guó)內(nèi)的技術(shù)來看，我們并不能將所有的鋼材、鐵材更換成為鋁合金，但是由于鋁合金的質(zhì)量只占鋼鐵的三分之一，當(dāng)我們極大限度的使用鋁合金后，汽車的總質(zhì)量也會(huì)下降一半。而且鋁合金由于有鋁元素的優(yōu)質(zhì)性能，同樣能夠在金屬外表皮形成一層極不活潑的致密氧化層，所以鋁合金是永遠(yuǎn)不會(huì)生銹的，這不僅提高了汽車的使用年限和安全性能同時(shí)也提升了汽車的美觀程度，具有較好的可行性。具體優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在：將鋁合金應(yīng)用在汽車的變速器外殼以及汽油泵、化油器等汽車結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)減重、高強(qiáng)度并且耐腐蝕的性質(zhì);使用在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞以及氣缸賽中能夠在原有的基礎(chǔ)上增添較好的散熱性能，減少了因?yàn)樯嵩蚨鴮?dǎo)致的汽車溫度過高而產(chǎn)生故障的情況;利用在車圈上同樣是具有減重、優(yōu)良散熱性質(zhì)以及良好外觀的優(yōu)點(diǎn)。以現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的技術(shù)，鋁合金應(yīng)用于汽車制造上出現(xiàn)的不良因素也很多：鋁合金雖然具有良好的抗壓能力，但由于金屬內(nèi)部反應(yīng)劇烈，容易在表面出現(xiàn)細(xì)小的裂紋，且不易被肉眼察覺，一旦這些裂紋數(shù)達(dá)到了一定的標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)發(fā)生變形;在鍛造的過程中若是技術(shù)沒有達(dá)到，極容易出現(xiàn)沙眼;材料本身的價(jià)格以及加工費(fèi)用都較高，制造出來的汽車呈現(xiàn)較高的價(jià)格，對(duì)于中國(guó)而言大部分人還是消費(fèi)不起這樣的汽車，且若是由鋁合金為主要制造材料的汽車得不到普及，其修理點(diǎn)也會(huì)十分的稀少，進(jìn)一步加大了購買汽車的成本。

結(jié)語

總而言之，鋁合金的應(yīng)用及加工材料已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要應(yīng)用材料，在未來發(fā)展過程中不斷優(yōu)化和改善將使得整個(gè)生產(chǎn)制造工藝中的鋁合金質(zhì)量逐漸提高，并且進(jìn)一步滿足我國(guó)各大領(lǐng)域的發(fā)展需求，具有十分廣闊的科學(xué)推動(dòng)作用。

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