Kapasiti pengeluaran dan keluaran industri pemprosesan aluminium China telah berkembang menjadi bidang yang berkembang pesat, termasuk aluminium biasa dan plat aloi aluminium, jalur, kerajang, profil aluminium untuk pembinaan dan transit rel, bahan pengetinan, dan substrat plat aluminium untuk percetakan. Bahagian tambahan terutamanya terdiri daripada perusahaan swasta. China adalah negara utama dalam industri pemprosesan aluminium.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pembangunan bahan aloi aluminium dan aluminium tertumpu terutamanya pada dua arah: (1) membangunkan bahan aloi aluminium kekuatan tinggi dan keliatan tinggi baharu untuk memenuhi keperluan bidang khas seperti aeroangkasa, pengangkutan dan kemudahan ketenteraan; (2) Membangunkan aloi aluminium awam dengan sifat dan fungsi yang berbeza untuk memenuhi bahan baharu untuk keadaan dan aplikasi yang berbeza. Penggunaan meluas aloi aluminium telah menggalakkan pembangunan teknologi pemprosesan dan penyediaan aloi aluminium, tetapi dengan peningkatan berterusan keperluan prestasi untuk produk aloi aluminium, keperluan baru juga telah dikemukakan untuk teknologi pemprosesan aloi aluminium. Menghargai dan mengukuhkan penyelidikan mengenai ciri asas aloi aluminium dan pembinaan teori sistematik, meningkatkan lagi pemahaman tentang ciri pemprosesan aloi aluminium, adalah satu-satunya cara untuk mencapai inovasi teknologi dalam pemprosesan aloi aluminium.
1. Penyelidikan tentang ciri-ciri asas bahan aloi aluminium
Kajian yang sistematik dan mendalam tentang ciri-ciri asas aloi aluminium adalah asas untuk inovasi dalam teknologi pemprosesan aloi aluminium. Berdasarkan teori pemprosesan aloi aluminium sedia ada, instrumen dan peralatan yang sangat baik seperti komputer dan kamera definisi tinggi berkelajuan tinggi digunakan untuk mengkaji kelakuan pemindahan haba dan jisim proses pemejalan cair aloi aluminium, undang-undang evolusi pepejal aloi aluminium. ubah bentuk dan fasa pemendakan semasa proses rawatan haba, dan hubungan konstitutif antara prestasi komprehensif antara muka mikro berbilang fasa. Sistem teoretikal yang dimiliki sendiri dan sistematik bagi teknologi pemprosesan aloi aluminium dibentuk. Pada masa yang sama, menggabungkan peralatan pemprosesan aloi aluminium semasa dan teknologi penyediaan pengeluaran untuk membimbing dan mengoptimumkan teknologi pengeluaran dan pemprosesan aloi aluminium semasa, untuk mencapai inovasi dalam teknologi pemprosesan aluminium dan bahan.
(1) Penyelidikan tentang ciri-ciri asas peleburan dan penuangan aloi aluminium. Kaji taburan medan haba semasa proses pemejalan pelbagai jenis leburan aluminium di bawah kadar penyejukan yang berbeza dan bentuk awal hadapan pemejalan leburan, terokai hukum evolusi bentuknya semasa kemajuan hadapan pemejalan, dan pengaruh undang-undang mengenai medan tegasan haba dalaman bilet; Kaji pengagihan semula bahan terlarut semasa proses pemejalan, fahami jenis, mekanisme termodinamik dan kinetik pembentukan dan pertumbuhan mendakan pemejalan primer, serta corak pengedaran pelbagai jenis mendakan pemejalan primer dan mekanisme pembentukan pelbagai kecacatan semasa pemejalan. proses.
(2) Penyelidikan tentang ciri-ciri asas ubah bentuk plastik aloi aluminium. Kaji mekanisme pengaruh daya ubah bentuk luaran ke atas pemecahan mendakan pemejalan primer yang berlainan saiz/jenis; Mengkaji hubungan intrinsik antara daya ubah bentuk luar halaju ubah bentuk ubah bentuk ubah bentuk suhu taburan ubah bentuk rintangan bahan retak had baki tegasan dalaman; Kaji jenis mendakan ubah bentuk, mekanisme termodinamik dan kinetik pembentukan dan pertumbuhannya.
(3) Penyelidikan tentang ciri-ciri asas rawatan haba aloi aluminium. Mengkaji mekanisme termodinamik dan kinetik pembubaran pelbagai jenis mendakan pemejalan primer/mendakan ubah bentuk semasa rawatan haba larutan pepejal aloi aluminium; Kaji mekanisme pemindahan haba dan undang-undang variasi tegasan dalaman sisa aloi aluminium semasa rawatan pelindapkejutan pantas; Semasa proses rawatan haba penuaan, terokai mekanisme termodinamik dan kinetik pembentukan dan pertumbuhan pelbagai jenis fasa kerpasan, dan fahami corak pengedaran jenis fasa kerpasan yang berbeza; Kaji mekanisme interaksi antara pelbagai jenis/saiz fasa mendakan dan antara muka dengan kecacatan titik/garisan, pengaruh jarak zarah dan sempadan butiran pelbagai jenis/saiz fasa mendakan pada pergerakan kecacatan garisan, dan permulaan dan perambatan retakan. ; Menjalankan penyelidikan mendalam tentang pengaruh jenis/saiz/taburan fasa kerpasan terhadap sifat mekanikal statik/dinamik dan rintangan kakisan bahan, serta hubungan yang sepadan antara sifat mekanikal statik/dinamik bahan dan rintangannya terhadap tinggi- kerosakan kesan kelajuan.
2. Penyelidikan dan Cadangan Bahan Aloi Aluminium Awam
Bahan aloi aluminium telah digunakan secara meluas dalam bidang penerbangan awam, pengangkutan, elektronik 3C, tenaga baharu, sukan dan pembinaan. Persaingan pasaran yang sengit telah menggalakkan peningkatan keperluan kualiti dan prestasi untuk produk aloi aluminium awam. Oleh itu, hanya dengan meneroka lebih lanjut potensi aloi aluminium, menyelidik dan membangunkan bahan aloi aluminium awam yang cemerlang dan teknologi pemprosesan, kita boleh memenuhi permintaan pasaran dengan lebih baik.
2.1. Aloi aluminium berprestasi tinggi untuk penerbangan awam
(1) Teknologi penyediaan kejuruteraan untuk bahan aloi aluminium nadir bumi berprestasi tinggi baharu untuk penerbangan awam. Menjalankan penyelidikan asas yang mendalam tentang aplikasi unsur nadir bumi dalam aloi aluminium nadir bumi berprestasi tinggi untuk penerbangan awam, mendedahkan mekanisme pengaruh unsur nadir bumi dalam aloi aluminium, mengkaji secara sistematik undang-undang evolusi struktur mikro di bawah keadaan mekanikal haba, dan hubungan dengan prestasi, dan membentuk sistem teori asas untuk reka bentuk komposisi, penyediaan dan pemprosesan aloi aluminium nadir bumi berprestasi tinggi; Penyelidikan lanjut akan dijalankan mengenai penyediaan kejuruteraan dan penggunaan bahan aloi aluminium nadir bumi berprestasi tinggi baharu, membentuk satu set lengkap proses pengeluaran dan teknologi aplikasi untuk bahan ubah bentuk aloi aluminium nadir bumi berprestasi tinggi baharu, dengan kapasiti pengeluaran kelompok yang stabil, mencapai pemasangan dan aplikasi pada pesawat penerbangan awam, dan memenuhi keperluan pengeluaran kumpulan pesawat penerbangan awam.
(2) Aloi aluminium baru kekuatan tinggi, tahan kakisan, tahan haba. Teknologi utama terobosan seperti reka bentuk komposisi dan teknologi kawalan yang betul untuk aloi aluminium kekuatan tinggi dan tahan haba, teknologi kawalan penuangan dan pembentukan untuk aloi tahan haba kandungan aloi tinggi, teknologi rawatan homogenisasi berbilang peringkat dan kekuatan terma kestabilan suhu tinggi struktur fasa dan teknologi kawalan prestasi untuk nadir bumi Sc, Er, dsb., untuk membentuk teknologi penyediaan kawalan kestabilan kualiti untuk jongkong pengaloian tinggi, dan membangunkan bahan baharu untuk aloi aluminium kekuatan tinggi dan tahan haba yang mengandungi unsur nadir bumi; Menjalankan penyelidikan kejuruteraan mengenai bahan aloi aluminium berkekuatan tinggi dan tahan haba untuk menyediakan rizab teknikal bagi komponen biasa yang digunakan dalam bidang penerbangan awam.
(3) Kekuatan tinggi, lasak, tahan kakisan, tahan kerosakan aloi aluminium. Sebagai tindak balas kepada keperluan reka bentuk untuk toleransi kerosakan ketahanan dan rintangan kakisan pesawat penerbangan awam, pembangunan rintangan kakisan tinggi gred kekuatan 700 MPa dan kepingan aloi aluminium keliatan tinggi adalah trend yang tidak dapat dielakkan. Melalui penyelidikan mengenai reka bentuk dan pengoptimuman komposisi aloi baharu, rawatan penghomogenan pelbagai peringkat zarah fasa tersebar, kawalan mikrostruktur ubah bentuk semasa proses penggulungan, dan kawalan bentuk plat, kami merancang untuk membangunkan gred kekuatan 700 MPa rintangan kakisan tinggi dan aloi aluminium keliatan tinggi pra regangan plat tebal sederhana dengan padanan rintangan kakisan keliatan kekuatan patah yang sangat baik, menyediakan rizab teknikal untuk komponen struktur utama dalam aplikasi penerbangan awam.
(4) Nanozarah janaan sendiri in situ meningkatkan komposit berasaskan aluminium berprestasi tinggi. Bahan ini mempunyai kelebihan kekuatan spesifik yang tinggi, modulus spesifik, rintangan keletihan yang baik, rintangan haba yang baik, rintangan kakisan, dan kos penyediaan yang agak rendah. Ia kini merupakan bahan baharu aloi aluminium terobosan. Kuasai teknik kawalan untuk morfologi dan saiz nanozarah janaan sendiri in-situ, dan gunakan medan magnet nadi frekuensi tinggi dan teknik kawalan medan ultrasonik bertenaga tinggi untuk mengawal pengagregatan dan pengedaran nanozarah, mengoptimumkan zarah nano janaan sendiri dalam-situ. teknologi penuangan DC komposit berasaskan aluminium berprestasi tinggi yang diperkukuh. Sambil menambah baik struktur aloi, mencapai pengedaran seragam nanozarah dalam butiran aloi dan sempadan bijian dengan ketara meningkatkan kekuatan, keplastikan dan rintangan lesu bahan aloi aluminium, membolehkan pengeluaran berskala besar dan aplikasi pasaran jongkong industri dan produk aluminium.
(5) Teknologi utama dan penyelidikan aplikasi untuk penyediaan dan pemprosesan berkualiti tinggi aloi aluminium penerbangan. Untuk bahan aloi aluminium berkualiti tinggi yang digunakan dalam penerbangan, penyelidikan mendalam dijalankan ke atas hubungan intrinsik antara komposisi aloi, struktur mikro, sifat, penyediaan dan pemprosesan, serta mekanisme pengukuhan dan peneguhan dan isu saintifik lain, serta perincian. teknologi kawalan. Prinsip kawalan organisasi dan garis panduan perkhidmatan keselamatan diwujudkan, dan platform data asas dibina untuk menerobos kesesakan teknikal utama kebolehpercayaan tinggi, kestabilan tinggi, dan penyediaan homogeniti tinggi bahan struktur aloi aluminium yang besar. Ini menyediakan asas teori dan sokongan teknikal utama untuk pengeluaran bahan struktur aloi aluminium penerbangan yang bebas dan boleh dikawal.
2.2. Aloi aluminium ringan untuk pengangkutan
(1) Penyelidikan dan pembangunan bahan aluminium cacat gred automotif yang mengimbangi ringan dan keselamatan, dan pengeluaran perindustrian berkualiti tinggi. China ialah pasaran pengguna kereta terbesar di dunia, dan reka bentuk serta pembuatan kenderaan bahan api tradisional dan kenderaan tenaga baharu akan meningkatkan lagi penggunaan bahan aluminium, termasuk semua badan aluminium dan bekas bateri untuk kenderaan tenaga baharu. Terdapat keperluan mendesak untuk reka bentuk, penyelidikan dan pembangunan, dan perindustrian berkualiti tinggi bahan aloi aluminium cacat. Mengambil perusahaan sebagai badan utama, melalui integrasi rapat "penyelidikan, pengeluaran, dan aplikasi", penyelidikan dan pembangunan bersama dijalankan untuk menangani pautan masalah dalam keseluruhan proses, memperhalusi dan mengukur butiran sistem dan parameter piawai dalam pengeluaran dan proses penyediaan, mewujudkan sistem dan sistem pengurusan pengeluaran yang boleh dikesan, dan mencapai pengeluaran dan penggunaan bahan aluminium cacat biasa yang berkualiti tinggi dan stabil untuk kenderaan.
(2) Kajian asas mengenai aplikasi korelasi antara reka bentuk aluminium dan "prestasi struktur proses". Berdasarkan keperluan prestasi aplikasi 6 bahan aluminium siri XXXXX (plat dan profil) untuk struktur badan kereta dan 3 bahan aluminium siri XXXXX untuk cangkang bateri, dan bergantung pada teknik pencirian kuantitatif struktur mikro multidimensi dan pelbagai skala, reka bentuk aloi dan penyelidikan proses berdasarkan keperluan prestasi komprehensif, reka bentuk aloi dan penyelidikan proses berdasarkan prestasi cemerlang tunggal, dan prestasi aplikasi (pembentukan, sambungan, dll.) penyelidikan dan penilaian dijalankan. Bahan aloi aluminium untuk badan kereta dan strukturnya, cangkang bateri dibangunkan, dan pengeluaran dan penyediaan kestabilan kos rendah dan tinggi dicapai.
(3) Kebolehbentukan tinggi dan aloi aluminium berkekuatan tinggi. Dengan mengoptimumkan komposisi kimia dan teknologi pemprosesan aloi aluminium, bahan aloi aluminium berkekuatan tinggi dengan prestasi lukisan dalam yang setara (keadaan T4P) kepada aloi aluminium 6016 automotif semasa dan kekuatan yang setara dengan keadaan 2024-T351 selepas dibakar jangka pendek telah dibangunkan, yang memenuhi keperluan prestasi penutup lekuk tahan hentaman untuk pemberat ringan automotif.
(4) aloi aluminium buih kekuatan tinggi saiz besar. Aluminium buih mempunyai ciri-ciri kedua-dua struktur berliang dan logam, dan mempunyai banyak sifat yang sangat baik seperti berat ringan, kekuatan spesifik yang tinggi, penyerapan tenaga, penyerapan kejutan, redaman, penyerapan bunyi, pelesapan haba, perisai elektromagnet, dan lain-lain. Teknologi simulasi digunakan untuk mengkaji secara mendalam dan sistematik interaksi antara struktur aluminium buih dan sifat bahan, mengoptimumkan parameter proses pengeluaran perindustrian, memudahkan proses pengeluaran, mengurangkan kos pengeluaran, dan merealisasikan aplikasi pasaran bahan aloi aluminium buih berkekuatan tinggi dan spesifikasi besar dalam bidang pengangkutan ringan.
2.3 3C aluminium elektronik dan aloi aluminium lain
(1) Pembangunan dan perindustrian aloi aluminium nadir bumi. China mempunyai sumber nadir bumi yang banyak, dan industri aloi aluminium mempunyai skala besar. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa gabungan beberapa unsur nadir bumi (RE) dengan aloi aluminium dapat meningkatkan prestasinya dengan berkesan. Walau bagaimanapun, China belum lagi membangunkan aloi aluminium nadir bumi yang stabil untuk kegunaan, dan juga tidak membangunkan aloi aluminium nadir bumi dengan ciri-ciri Cina di peringkat antarabangsa. Oleh itu, adalah perlu untuk terus meningkatkan usaha dalam proses penyelidikan dan perindustrian yang berkaitan. Dengan menggabungkan penyelidikan, pembelajaran dan aplikasi rapat, penyelidikan lanjut mengenai aplikasi asas unsur nadir bumi dalam aloi aluminium dijalankan, dan mekanisme pengaruh unsur nadir bumi dalam aloi aluminium difahami dengan mendalam. Beberapa aloi aluminium nadir bumi dengan nilai praktikal dibangunkan dan dipromosikan untuk digunakan.
(2) 5G permukaan tinggi, kekuatan tinggi, dan aloi aluminium kekonduksian haba yang tinggi. Dengan mengoptimumkan komposisi kimia aloi dan mengawal selia struktur bahan dengan munasabah, mengkaji kesan komposisi aloi, pemprosesan ubah bentuk, dan proses rawatan haba ke atas kekuatan, kekonduksian haba, dan prestasi anodisasi aloi, kawalan butiran aloi dan kedua sebatian fasa boleh dicapai; Melalui peraturan organisasi dan penyelidikan mengenai proses anodisasi dan pewarnaan elektrolitik, filem anodized dengan salutan seragam, tiada perbezaan warna, dan tiada kecacatan seperti bintik hitam dan garis hitam telah diperolehi. Bahan aloi aluminium permukaan tinggi, kekonduksian haba yang tinggi dan kekuatan tinggi telah dibangunkan untuk memenuhi permintaan pasaran bagi sarung telefon mudah alih 5G, plat tengah telefon mudah alih, bahan aluminium tersemperit dan kepingan bergulung.
(3) Anod aloi aluminium yang cekap dan kos rendah untuk bateri udara aluminium. Kaji dengan teliti dan sistematik unsur pengaloian unik anod aloi aluminium, seperti unsur logam takat lebur rendah, pemprosesan ubah bentuk, dan proses rawatan haba, dan kesannya terhadap aktiviti elektrokimia dan rintangan kakisan sendiri anod aluminium. Menjalankan penyelidikan asas mengenai ciri pengaktifan dan pempasifan bahan anod aloi aluminium, membangunkan bahan anod aloi aluminium yang memenuhi keperluan bateri udara aluminium, dan merealisasikan aplikasi berorientasikan pasaran bateri udara aluminium dalam pemberat automotif, bekalan kuasa kecemasan, dan lain-lain. padang.
(4) aloi aluminium kekuatan 800 MPa. Menerobos rangkaian reka bentuk sedia ada komponen aloi aluminium berkekuatan tinggi, kami telah membangunkan jenis bahan aloi aluminium baharu dengan kekuatan 800 MPa dalam siri 7XX. Kami akan menumpukan pada menjalankan penyelidikan mengenai teknologi utama seperti reka bentuk komposisi industri dan kawalan yang betul terhadap aloi aluminium berkekuatan tinggi gred 800 MPa, membentuk jongkong aloi tinggi dan penyediaan jongkong berkualiti tinggi metalurgi, mengawal keseragaman struktur mikro semasa pemprosesan panas, dan mengawal proses rawatan haba ketepatan. Kami akan membangunkan teknologi kawalan kestabilan kualiti untuk pengeluaran batch jongkong aloi tinggi dan mewujudkan teknologi kawalan terperinci untuk evolusi dan struktur mikrostruktur semasa pemprosesan dan rawatan haba; Lengkapkan pembangunan komponen biasa dan sahkan penggunaannya di bawah keadaan perkhidmatan simulasi, capai penggantian ringan bahan struktur berkekuatan tinggi untuk kapal secara awal, dan sediakan rizab teknikal untuk reka bentuk ringan dan penyediaan komponen struktur biasa untuk aplikasi dalam aeroangkasa, penerbangan, pengangkutan, dan bidang lain.
(5) Batang gerudi aloi aluminium berkekuatan tinggi, lasak, tahan kakisan, tahan haba untuk penerokaan petroleum. Berbanding dengan paip gerudi keluli, paip gerudi aloi aluminium mempunyai kelebihan ketumpatan spesifik yang rendah, kekuatan tinggi, tegasan lentur yang rendah, dan rintangan kepada gas berasid seperti kakisan H2S dan CO2. Mereka juga mempunyai keupayaan kedalaman penggerudian yang lebih besar dan keupayaan penyerapan kejutan yang lebih kuat. Oleh itu, paip gerudi aloi aluminium mempunyai kelebihan yang jelas dalam penerokaan dan pembangunan telaga dalam, telaga ultra dalam dan telaga gas berasid. Menyelidik dan mengoptimumkan proses rawatan haba aloi dalam keadaan terlarut tinggi untuk mengawal struktur mikro, untuk mencapai gabungan MPt, GBP, dan PFZ yang lebih baik, dan untuk mengoptimumkan padanan kekuatan tinggi, keliatan tinggi, rintangan kakisan dan haba rintangan aloi; Kaji tingkah laku ubah bentuk aloi dan wujudkan model evolusi struktur mikro aloi; Memahami hubungan antara faktor seperti komposisi, struktur mikro, dan sifat makroskopik, mewujudkan model untuk pengerasan masa, kakisan tegasan, dan keliatan patah, mencapai kawalan struktur mikro yang betul, dan membangun dan menghasilkan kekuatan tinggi, lasak, tahan kakisan, haba- rod gerudi aloi aluminium tahan untuk penerokaan petroleum yang memenuhi permintaan pasaran.
(6) Pembangunan dan perindustrian teknologi pemprosesan hijau untuk bahan aloi aluminium. Dalam menghadapi kekurangan sumber dan tenaga, penggunaan sumber dan inovasi teknologi secara menyeluruh amat penting. Sistem ini menjalankan penyelidikan asas mengenai aplikasi aloi aluminium kitar semula, memahami dengan mendalam kesan gandingan pelbagai unsur dalam aloi aluminium dan mekanisme impaknya terhadap struktur dan sifat bahan, mewujudkan sistem kitar semula dan penggunaan semula aloi aluminium, membangunkan tenaga rendah, rendah- kos, teknologi penyediaan dan pemprosesan hijau berprestasi tinggi untuk bahan aloi aluminium, dan menyediakan sokongan teori dan teknikal untuk penyediaan aloi aluminium hijau dan mesra alam kos rendah dan "satu tenaga pelbagai aluminium" dengan nilai aplikasi, mencapai matlamat penjimatan tenaga dan pengurangan pelepasan yang ketat China dari tahun ke tahun dan peningkatan hijau industri aluminium.
3. Kesimpulan dan pandangan
Prestasi tinggi, kualiti tinggi, keseragaman tinggi, kos rendah, dan perlindungan alam sekitar karbon rendah masih menjadi arahan utama untuk pembangunan bahan baharu untuk aloi aluminium awam dan teknologi pemprosesan aluminium. Salah satunya adalah untuk membangunkan teknologi tuangan yang cemerlang, meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga secara berterusan, mengurangkan pelepasan, dan meningkatkan tahap kawalan kualiti metalurgi, komposisi kimia, dan struktur mikro jongkong; Yang kedua ialah untuk mengintegrasikan dan menggunakan pencapaian teknologi cemerlang kontemporari, membangunkan automasi ketepatan tinggi, pengkhususan, dan peralatan teknikal berskala besar, meningkatkan kecekapan, dan memastikan pengeluaran berskala besar produk berkualiti tinggi dan sangat seragam; Yang ketiga ialah untuk menggunakan sepenuhnya aplikasi teknologi simulasi komputer dalam bidang penyelidikan dan pembangunan bahan baharu, pemprosesan, teknologi pemprosesan, dan reka bentuk dan pengoptimuman acuan, memendekkan kitaran pembangunan dengan ketara, mengurangkan risiko pembangunan, meningkatkan kecekapan pengeluaran, dan mengurangkan kos. .
Pada masa ini, bahan pemprosesan aloi aluminium sedang berkembang ke arah pelbagai aloi, lebar besar, kekuatan dan keliatan tinggi, ketulenan tinggi, ketepatan tinggi, kestabilan tinggi, superplastiliti dan superkonduktiviti. Ini tidak dapat tidak memerlukan banyak kerja terperinci dalam penyelidikan inovasi teknologi, daripada penyelidikan mekanisme bahan kepada kawalan elemen proses, pemprosesan faktor yang mempengaruhi, perumusan parameter garis proses yang munasabah, penjejakan dan penyeliaan kualiti yang ketat, dan sebagainya, untuk mewujudkan pencirian ciri asas aloi aluminium, pemprosesan. pangkalan data teknologi dan sistem pemeriksaan dan penilaian kualiti produk, dan mencapai pembangunan inovatif teknologi pemprosesan bahan aloi aluminium awam yang sangat baik.
