Produktionskapaciteten og produktionen af Kinas aluminiumforarbejdningsindustri har udviklet sig til hurtigt voksende felter, herunder civile almindelige aluminiums- og aluminiumslegeringsplader, strimler, folie, aluminiumsprofiler til byggeri og jernbanetransit, konservesmaterialer og aluminiumpladesubstrater til trykning. Den inkrementelle del består hovedsageligt af private virksomheder. Kina er et stort land i aluminiumforarbejdningsindustrien.
I de seneste år har materialeudviklingen af aluminium og aluminiumslegeringer hovedsageligt fokuseret på to retninger: (1) udvikling af nye højstyrke og høj sejhed aluminiumlegeringsmaterialer for at imødekomme behovene i specielle områder såsom rumfart, transport og militære faciliteter; (2) Udvikle civile aluminiumslegeringer med forskellige egenskaber og funktioner for at imødekomme nye materialer til forskellige forhold og anvendelser. Den udbredte anvendelse af aluminiumslegeringer har fremmet udviklingen af aluminiumlegeringsbearbejdnings- og klargøringsteknologi, men med den løbende forbedring af ydeevnekravene til aluminiumlegeringsprodukter er der også fremsat nye krav til aluminiumslegeringsteknologi. Værdsættelse og styrkelse af forskningen i de grundlæggende egenskaber ved aluminiumlegeringer og konstruktionen af systematiske teorier, yderligere forbedring af forståelsen af bearbejdningsegenskaberne for aluminiumlegeringer, er den eneste måde at opnå teknologisk innovation i aluminiumlegeringsbearbejdning.
1. Forskning i de grundlæggende egenskaber af aluminiumslegeringsmaterialer
En systematisk og dybtgående undersøgelse af de grundlæggende egenskaber ved aluminiumlegeringer er grundlaget for innovation inden for aluminiumslegeringsbehandlingsteknologi. På grundlag af den eksisterende bearbejdningsteori af aluminiumslegering bruges fremragende instrumenter og udstyr såsom computere og højhastigheds-high-definition kameraer til at studere varme- og masseoverførselsadfærden af aluminiumslegeringssmeltestørkningsprocessen, evolutionsloven for fast aluminiumslegering deformation og udfældningsfase under varmebehandlingsprocessen, og det konstitutive forhold mellem multifase mikrostruktur grænseflade omfattende ydeevne. Et selvstændigt og systematisk teoretisk system af aluminiumslegeringsteknologi er dannet. Samtidig kombinerer man det nuværende udstyr til behandling af aluminiumslegeringer og produktionsforberedelsesteknologi for at guide og optimere den nuværende produktions- og forarbejdningsteknologi for aluminiumslegeringer for at opnå innovation inden for aluminiumsbehandlingsteknologi og -materialer.
(1) Forskning i de grundlæggende egenskaber ved smeltning og støbning af aluminiumlegeringer. Undersøg fordelingen af det termiske felt under størkningsprocessen af forskellige typer aluminiumssmeltninger under forskellige afkølingshastigheder og den indledende form af smeltens størkningsfront, udforsk evolutionsloven for dens form under fremrykningen af størkningsfronten og indflydelsen lov om emnets indre termiske spændingsfelt; Studer omfordelingen af opløste stoffer under størkningsprocessen, forstå typerne, termodynamiske og kinetiske mekanismer for dannelse og vækst af primære størkningsudfældninger, såvel som fordelingsmønstrene for forskellige typer af primære størkningsudfældninger og dannelsesmekanismerne for forskellige defekter under størkningen behandle.
(2) Forskning i de grundlæggende egenskaber ved plastisk deformation af aluminiumslegering. Undersøg påvirkningsmekanismen af ekstern deformationskraft på fragmenteringen af primære størkningsudfældninger af forskellige størrelser/typer; Undersøg det iboende forhold mellem ekstern deformationskraft deformationshastighed deformation variabel deformationstemperaturfordeling deformationsmodstand materiale revnebegrænsning rest intern spænding; Studer typerne af deformationsudfældninger, de termodynamiske og kinetiske mekanismer for deres dannelse og vækst.
(3) Forskning i de grundlæggende egenskaber ved varmebehandling af aluminiumslegeringer. Studer de termodynamiske og kinetiske mekanismer for opløsning af forskellige typer primære størkningsudfældninger/deformationsudfældninger under fast opløsning varmebehandling af aluminiumlegeringer; Undersøg varmeoverførselsmekanismen og resterende intern spændingsvariationslov for aluminiumslegering under hurtig bratkølingsbehandling; Under ældningsvarmebehandlingsprocessen skal du udforske de termodynamiske og kinetiske mekanismer for dannelsen og væksten af forskellige typer af nedbørsfaser, og forstå fordelingsmønstrene for forskellige typer af nedbørsfaser; Undersøg interaktionsmekanismen mellem forskellige typer/størrelser af bundfaldsfaser og grænseflader med punkt-/linjedefekter, indflydelsen af partikelafstand og korngrænser af forskellige typer/størrelser af bundfaldsfaser på bevægelsen af linjedefekter og initiering og udbredelse af revner ; Udfør dybtgående forskning i nedbørsfasetypers/-størrelser/-fordelingers indflydelse på materialers statiske/dynamiske mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed, samt det tilsvarende forhold mellem materialers statiske/dynamiske mekaniske egenskaber og deres modstandsdygtighed over for høj- hastighedspåvirkningsskader.
2. Forskning og forslag om civile aluminiumslegeringsmaterialer
Aluminiumslegeringsmaterialer er blevet meget brugt inden for civil luftfart, transport, 3C-elektronik, ny energi, sport og byggeri. Den hårde konkurrence på markedet har fremmet forbedringen af kvalitets- og ydeevnekravene for civile aluminiumslegeringsprodukter. Derfor kan vi kun ved yderligere at udforske potentialet i aluminiumslegeringer, forskning og udvikling af fremragende civile aluminiumslegeringsmaterialer og forarbejdningsteknologier bedre imødekomme markedets efterspørgsel.
2.1. Højtydende aluminiumslegering til civil luftfart
(1) Teknisk forberedelsesteknologi til nye højtydende sjældne jordarters aluminiumslegeringsmaterialer til civil luftfart. Udfør dybdegående grundforskning i anvendelsen af sjældne jordarters elementer i højtydende sjældne jordarters aluminiumslegeringer til civil luftfart, afslør indflydelsesmekanismen for sjældne jordarters elementer i aluminiumlegeringer, studere systematisk mikrostrukturens udviklingslov under termiske mekaniske forhold, og forhold til ydeevne og danne et grundlæggende teoretisk system til sammensætningsdesign, fremstilling og forarbejdning af højtydende sjældne jordarters aluminiumslegeringer; Yderligere forskning vil blive udført i den tekniske forberedelse og anvendelse af nye højtydende sjældne jordarters aluminiumslegeringsmaterialer, der danner et komplet sæt af produktionsprocesser og anvendelsesteknologier for nye højtydende sjældne jordarters aluminiumslegeringsdeformationsmaterialer med stabil batchproduktionskapacitet, opnåelse af installation og anvendelse på civile luftfartsfly og opfyldelse af batchproduktionsbehov for civile luftfartsfly.
(2) Ny højstyrke, korrosionsbestandig, varmebestandig aluminiumslegering. Banebrydende nøgleteknologier såsom sammensætningsdesign og korrekt styringsteknologi til højstyrke og varmebestandige aluminiumslegeringer, støbe- og formningskontrolteknologi til varmebestandige legeringer med højt legeringsindhold, flertrins homogeniseringsbehandlingsteknologi og højtemperaturstabilitet termisk styrke fasestruktur og ydelseskontrolteknologi for sjældne jordarter Sc, Er osv., for at danne en kvalitetsstabilitetskontrolpræparationsteknologi til højlegeringsbarrer og udvikle nye materialer til højstyrke og varmebestandige aluminiumslegeringer indeholdende sjældne jordarter; Udfør teknisk forskning i højstyrke og varmebestandige aluminiumslegeringsmaterialer for at tilvejebringe tekniske reserver til typiske komponenter, der anvendes inden for civil luftfart.
(3) Højstyrke, sej, korrosionsbestandig, skadetolerant aluminiumslegering. Som svar på designkravene til holdbarhedsskadetolerance og korrosionsbestandighed for civile luftfartsfly er udviklingen af 700 MPa styrkekvalitet høj korrosionsbestandighed og høj sejhed aluminiumslegeringsplader en uundgåelig trend. Gennem forskning i nyt legeringssammensætning design og optimering, multi-level homogeniseringsbehandling af dispergerede fase partikler, deformation mikrostruktur kontrol under valseproces, og plade form kontrol, planlægger vi at udvikle 700 MPa styrke kvalitet høj korrosionsbestandighed og høj sejhed aluminium legering for strakt. mellemtykke plader med fremragende styrke, brudsejhed, korrosionsbestandighed, der giver tekniske reserver til vigtige strukturelle komponenter i civil luftfart.
(4) In situ selvgenererede nanopartikler forbedrer højtydende aluminiumbaserede kompositter. Dette materiale har fordelene ved høj specifik styrke, specifik modul, god udmattelsesbestandighed, god varmebestandighed, korrosionsbestandighed og relativt lave forberedelsesomkostninger. Det er i øjeblikket et banebrydende nyt materiale i aluminiumslegering. Mestre kontrolteknikkerne til morfologien og størrelsen af in-situ selvgenererede nanopartikler, og brug højfrekvente pulsmagnetiske felter og højenergi ultralydsfeltstyringsteknikker til at kontrollere aggregeringen og fordelingen af nanopartikler, optimere den in-situ selvgenererede nanopartikel forstærket højtydende aluminium baseret komposit DC støbeteknologi. Samtidig med at legeringsstrukturen forbedres, opnås en ensartet fordeling af nanopartikler inden for legeringskornene og korngrænserne betydeligt styrken, plasticiteten og træthedsbestandigheden af aluminiumlegeringsmaterialer, hvilket muliggør storskalaproduktion og markedsanvendelse af industrielle barrer og aluminiumprodukter.
(5) Nøgleteknologier og applikationsforskning til fremstilling og forarbejdning af høj kvalitet af aluminiumslegeringer til luftfart. For aluminiumlegeringsmaterialer af høj kvalitet, der anvendes i luftfarten, udføres der dybtgående forskning i det iboende forhold mellem legeringssammensætning, mikrostruktur, egenskaber, fremstilling og forarbejdning, såvel som forstærknings- og hærdningsmekanismerne og andre videnskabelige spørgsmål, samt detaljerede kontrolteknologier. Organisatoriske kontrolprincipper og retningslinjer for sikkerhedsservice er etableret, og en grundlæggende dataplatform er konstrueret til at bryde igennem de vigtigste tekniske flaskehalse med høj pålidelighed, høj stabilitet og høj homogenitetsfremstilling af store aluminiumslegeringsmaterialer. Dette giver et teoretisk grundlag og nøgleteknisk support til den fuldstændige uafhængige og kontrollerbare produktion af luftfartskonstruktionsmaterialer af aluminiumslegering.
2.2. Letvægts aluminiumslegering til transport
(1) Forskning og udvikling af deformerede aluminiumsmaterialer af automotive kvalitet, der balancerer letvægt og sikkerhed og højkvalitets industriel produktion. Kina er verdens største bilforbrugermarked, og design og fremstilling af traditionelle brændstofkøretøjer og nye energikøretøjer vil yderligere øge anvendelsen af aluminiumsmaterialer, herunder alle aluminiumskarosserier og batterikasser til nye energikøretøjer. Der er et presserende behov for design, forskning og udvikling og højkvalitets industrialisering af deformerede aluminiumslegeringsmaterialer. Med virksomheder som hovedorganet, gennem den tætte integration af "forskning, produktion og anvendelse", udføres fælles forskning og udvikling for at løse problemforbindelserne i hele processen, forfine og kvantificere systemdetaljerne og standardiserede parametre i produktionen og forberedelsesproces, etablere et sporbart produktionsstyringssystem og -system og opnå høj kvalitet og stabil produktion og anvendelse af typiske deformerede aluminiumsmaterialer til køretøjer.
(2) Grundforskning i anvendelsen af sammenhængen mellem aluminiumsdesign og "processtrukturens ydeevne". Baseret på applikationsydelseskravene for 6 XXXXX-seriens aluminiumsmaterialer (plader og profiler) til bilkarosseristruktur og 3 XXXXXX-seriens aluminiumsmaterialer til batteriskal, og afhængig af kvantitative karakteriseringsteknikker for multidimensionel og multi-skala mikrostruktur, legeringsdesign og procesforskning baseret på omfattende ydeevnekrav, legeringsdesign og procesforskning baseret på enkelt fremragende ydeevne og anvendelsesydelse (formning, forbindelse osv.) forskning og evaluering foretages. Aluminiumslegeringsmaterialer til bilkarosseri og dets struktur, batteriskal udvikles, og lavpris og høj stabilitetsproduktion og forberedelse opnås.
(3) Høj formbarhed og højstyrke aluminiumslegering. Ved at optimere den kemiske sammensætning og forarbejdningsteknologi af aluminiumslegering er et højstyrke-aluminiumslegeringsmateriale med tilsvarende dybtrækningsydelse (T4P-tilstand) til den nuværende automobil-aluminium 6016-legering og svarende styrke til 2024-T351-tilstanden efter kortvarig bagning. udviklet, som opfylder ydelseskravene for slagfaste bulebetræk til letvægt til biler.
(4) Stor størrelse højstyrke skum aluminiumslegering. Skumaluminium har karakteristika af både porøs struktur og metal, og har mange fremragende egenskaber såsom let vægt, høj specifik styrke, energiabsorbering, stødabsorbering, dæmpning, lydabsorption, varmeafledning, elektromagnetisk afskærmning osv. Simulationsteknologien anvendes at dybt og systematisk studere samspillet mellem skum aluminiums struktur og materialeegenskaber, optimere procesparametrene for industriel produktion, forenkle produktionsprocessen, reducere produktionen omkostninger, og realisere markedsanvendelsen af højstyrke og store specifikationer skum aluminiumlegeringsmaterialer inden for letvægtstransport.
2.3 3C elektronisk aluminium og andre aluminiumslegeringer
(1) Udvikling og industrialisering af sjældne jordarters aluminiumslegeringer. Kina har rigelige sjældne jordarters ressourcer, og aluminiumslegeringsindustrien har en stor skala. Tidligere undersøgelser har vist, at kombinationen af nogle sjældne jordarters elementer (RE) med aluminiumslegeringer effektivt kan forbedre deres ydeevne. Kina har dog endnu ikke udviklet stabile sjældne jordarters aluminiumslegeringer til anvendelse, og det har heller ikke udviklet sjældne jordarters aluminiumslegeringer med kinesiske karakteristika internationalt. Derfor er det nødvendigt at fortsætte med at øge indsatsen i relaterede forsknings- og industrialiseringsprocesser. Ved tæt at kombinere forskning, læring og anvendelse udføres yderligere forskning i den grundlæggende anvendelse af sjældne jordarters grundstoffer i aluminiumslegeringer, og påvirkningsmekanismen for sjældne jordarters elementer i aluminiumslegeringer er dybt forstået. Adskillige sjældne jordarters aluminiumslegeringer med praktisk værdi er udviklet og promoveret til anvendelse.
(2) 5G aluminiumslegering med høj overflade, høj styrke og høj varmeledningsevne. Ved at optimere den kemiske sammensætning af legeringen og regulere materialestrukturen rimeligt, studere virkningerne af legeringssammensætning, deformationsbearbejdning og varmebehandlingsprocesser på legeringens styrke, termiske ledningsevne og anodiseringsevne, styring af legeringskorn og andet faseforbindelser kan opnås; Gennem organisatorisk regulering og forskning i anodisering og elektrolytiske farvningsprocesser er der opnået en anodiseret film med ensartet belægning, ingen farveforskel og ingen defekter som sorte pletter og sorte streger. Høj overflade, høj varmeledningsevne og højstyrke aluminiumslegeringsmaterialer er blevet udviklet til at imødekomme markedets efterspørgsel efter 5G mobiltelefonetuier, mobiltelefonmellemplader, ekstruderet aluminiumsmaterialer og valsede plader.
(3) Effektiv og billig aluminiumslegeringsanode til luftbatterier af aluminium. Undersøg grundigt og systematisk de unikke legeringselementer i aluminiumlegeringsanoder, såsom metalelementer med lavt smeltepunkt, deformationsbearbejdning og varmebehandlingsprocesser, og deres virkninger på den elektrokemiske aktivitet og selvkorrosionsbestandighed af aluminiumanoder. Udfør grundlæggende forskning i aktiverings- og passiveringsegenskaberne af aluminiumslegeringsanodematerialer, udvikle aluminiumslegeringsanodematerialer, der opfylder kravene til aluminiumsluftbatterier, og realiser den markedsorienterede anvendelse af aluminiumsluftbatterier i automotive lette vægte, nødstrømforsyning og andre felter.
(4) 800 MPa styrke aluminiumslegering. Vi bryder igennem det eksisterende designsortiment af komponenter af højstyrke aluminiumslegeringer, og vi har udviklet en ny type aluminiumslegeringsmateriale med en styrke på 800 MPa i 7XX-serien. Vi vil fokusere på at udføre forskning i nøgleteknologier såsom industrielt sammensætningsdesign og korrekt kontrol af 800 MPa-kvalitet højstyrke aluminiumslegeringer, formning af højlegerede barrer og klargøring af højmetallurgiske kvalitetsblokke, regulering af ensartetheden af mikrostruktur under varmbehandling og styring af præcisions varmebehandlingsprocesser. Vi vil udvikle kvalitetsstabilitetskontrolteknologier til batchproduktion af højlegerede ingots og etablere detaljerede kontrolteknologier til udviklingen og strukturen af mikrostruktur under forarbejdning og varmebehandling; Fuldfør udviklingen af typiske komponenter og verificer deres anvendelse under simulerede driftsforhold, opnå foreløbig letvægtserstatning af højstyrke strukturelle materialer til skibe, og tilvejebringe tekniske reserver til letvægtsdesign og forberedelse af typiske strukturelle komponenter til applikationer i rumfart, luftfart, transport og andre områder.
(5) Højstyrke, sej, korrosionsbestandig, varmebestandig aluminiumslegering borestænger til petroleumsefterforskning. Sammenlignet med stålborerør har borerør af aluminiumslegering fordelene ved lav specifik densitet, høj styrke, lav bøjningsspænding og modstandsdygtighed over for sure gasser som H2S og CO2-korrosion. De har også større boredybdeevne og stærkere stødabsorberende evne. Derfor har aluminiumslegeringsborerør åbenlyse fordele ved efterforskning og udvikling af dybe brønde, ultradybe brønde og sure gasbrønde. Forskning og optimer varmebehandlingsprocessen af legeringer i høje opløste tilstande for at kontrollere mikrostrukturen for at opnå en bedre kombination af MPt, GBP og PFZ og for at optimere matchningen af høj styrke, høj sejhed, korrosionsbestandighed og varme modstand af legeringer; Undersøg deformationsadfærden af legeringer og etablere en legeringsmikrostrukturudviklingsmodel; Forstå sammenhængen mellem faktorer som sammensætning, mikrostruktur og makroskopiske egenskaber, etablere modeller for tidshærdning, spændingskorrosion og brudsejhed, opnå korrekt kontrol af mikrostruktur og udvikle og producere højstyrke, sej, korrosionsbestandig, varme- resistente aluminiumslegeringsborestænger til olieudforskning, der opfylder markedets efterspørgsel.
(6) Udvikling og industrialisering af grøn forarbejdningsteknologi til aluminiumslegeringsmaterialer. I lyset af ressource- og energimangel er en omfattende udnyttelse af ressourcer og teknologisk innovation særlig vigtig. Systemet udfører grundlæggende forskning i anvendelsen af genanvendte aluminiumlegeringer, forstår dybt koblingseffekterne af flere elementer i aluminiumlegeringer og deres påvirkningsmekanismer på materialestruktur og egenskaber, etablerer et genbrugs- og genbrugssystem af aluminiumlegeringer, udvikler lavenergi-, lav- omkostninger, højtydende grønne forberedelses- og forarbejdningsteknologier til aluminiumslegeringsmaterialer og giver teoretisk og teknisk support til fremstilling af lave omkostninger grønne og miljøvenlige aluminiumslegeringer og "one aluminium multi energy" med anvendelsesværdi, opnåelse af Kinas strenge energibesparende og emissionsreduktionsmål år for år og den grønne opgradering af aluminiumsindustrien.
3. Konklusion og udsigter
Høj ydeevne, høj kvalitet, høj ensartethed, lave omkostninger og kulstoffattig miljøbeskyttelse er stadig hovedretningerne for udviklingen af nye materialer til civile aluminiumslegeringer og aluminiumsbehandlingsteknologi. Den ene er at udvikle fremragende støbeteknologi, kontinuerligt forbedre energiudnyttelseseffektiviteten, reducere emissioner og forbedre kontrolniveauet for metallurgisk kvalitet, kemisk sammensætning og mikrostruktur af ingots; Den anden er at integrere og anvende moderne fremragende teknologiske resultater, udvikle højpræcisionsautomatisering, specialisering og storstilet teknisk udstyr, forbedre effektiviteten og sikre storstilet produktion af højkvalitets og meget ensartede produkter; Den tredje er fuldt ud at udnytte anvendelsen af computersimuleringsteknologi inden for forskning og udvikling af nye materialer, forarbejdning, forarbejdningsteknologi og formdesign og optimering, væsentligt forkorte udviklingscyklussen, reducere udviklingsrisici, forbedre produktionseffektiviteten og reducere omkostningerne .
På nuværende tidspunkt udvikler aluminiumslegeringsmaterialer sig mod multilegering, stor bredde, høj styrke og sejhed, høj renhed, høj præcision, høj stabilitet, superplasticitet og superledningsevne. Dette kræver uundgåeligt en masse detaljeret arbejde inden for teknologisk innovationsforskning, fra materialemekanismeforskning til proceselementkontrol, procespåvirkningsfaktorer, rimelig proceslinjeparameterformulering, streng kvalitetssporing og overvågning osv., for at etablere aluminiumlegerings grundlæggende karakteristika, forarbejdning teknologidatabase og produktkvalitetsinspektion og -evalueringssystem, og opnå innovativ udvikling af fremragende civil aluminiumslegeringsmaterialebehandlingsteknologi.
