铝合金前景广阔 大有“用武之地”

时间: 2023-12-05 13:30:43 |   作者: 安博官网首页

  2013年，中国科技界的盛宴非神舟十号飞船的成功发射莫属，“神十”太空舱上的太空授课更是让人无比神往，印象非常深刻，深深领会科技的魅力。除了“神十”的太空课让人感兴趣之外，其制造材料也同样代表科技研发的尖端水平，而“铝合金”就是这里面不可或缺的高端金属材料。除此之外，汽车用铝同样值得期待。多个方面数据显示预计，2011~2015年，中国汽车单车铝材料用量将以每年10%~12%的速度增长，到2015年，中国汽车用铝量将从目前的190万吨增长至314万吨。因此，提起新材料铝合金，其主要“用武之地”在于汽车和航空航天。

  实际上，从“神一”到“神九”再到“神十”的顺利升空，西南铝业（集团）有限责任公司一直承担着为运载火箭和航天飞船提供铝合金材料的任务。西南铝业承担了“神十”数十个品种的研制和试制任务，其中主要以铝合金材料的研制为主。据介绍，西南铝业提供的铝合金材料被“神十”用作蒙皮，这就好比“外衣”。

  据了解，锻件是“神十”“骨架”的重要关键结构受力件，相当于人体骨架。飞船在启动、飞行、回收过程中承受了巨大的载荷，因此，对锻件的材料、组织、性能、尺寸，均提出了很严格的要求。而先进铝合金正是由于具有高比模量、抗疲劳以及耐腐蚀等性能，成为航空工业中的主要结构材料。在民用和军用飞机结构材料中，铝合金材料的用量比例一般在20%~80%。如代表领先水平的B-777飞机中铝合金的用量为70%，在A-380中为60%，C-17军用运输机中铝合金的用量约为70%。

  近年来，由于复合材料和钛合金的用量增加，最新设计的飞机中铝合金的用量相对减少，但高纯、高强、高韧、耐蚀的高性能铝合金用量却在增加。

  航天工程所需的关键铝合金材料，具有高冶金质量、高性能的技术指标要求及品种规格多、构件的尺寸大等特点，其所用材料的组织、性能及表面精度等要求极其严格，以前长期被国外实行技术垄断和封锁。然而，从这次“神十”的成功发射来看，国产的铝合金铸件已达到了国际水平。

  据了解，核心部件的铝合金材料，强度、塑性、抵抗腐蚀能力和抗疲劳度等各方面的综合性能，南南铝业有限公司都达到了国际领先水平。此前，西南铝业已经研制出直径6.1米级超巨型铝合金锻环，是“亚洲第一环”。

  据介绍，我们平日在电视里看到的折叠式太阳能板打开的神奇景象，其材料是南南铝业制造，“那是由超薄高精铝合板材制成。据了解，目前只有俄罗斯、美国和中国能生产这种板材，而国内只有南南铝业掌握了这个技术。

  虽然国内个别企业已达到国际领先水平，但是大部分的企业仍然处于改进研发阶段，“俄罗斯铝业是全球最大的铝生产企业，研发水平代表了行业的领先水平，在找矿方法、能源消耗、生产的基本工艺及精细化技术革新方面比国内同行业有着非常明显优势。与国外相比，国内铝合金研发仍处于改进研发阶段，降低生产所带来的成本、提高深加工技术是主要方向。”中信建投经济咨询冶金行业研究员高方宏表示。

  据了解，国内目前专注于铝合金研发的科研机构还有沈阳铸造研究所，其近5年承担的科研项目中，优质铝、镁合金铸件变压反重力铸造成套技术产业化成为国家重大科学技术转化项目之一，航空镁铝金材料开发及细管研究成形技术探讨研究获得科技部专项资金支持。

  据了解，未来20年，预计全球GDP年均增长率为3.71%，全球航空旅客周转量(RPKs)的年均增长率为5.2%。中国的航空旅客周转量年均增长率为7.7%，高于全球中等水准。中国经济的长期强劲增长推动航空运输需求的增长，政府建设“民航强国”的决心和对航空基础设施的规划使得航空运输业前景无限。

  而我国也已启动大飞机的发展计划，结构材料以铝合金材料为主。据有关券商预测，在未来10年，我国每年将需要单通道飞机100多架；对100~125座级和210座级的单通道飞机需求将超过300架；150~175座级单通道飞机需求超过1000架。为了形成我国大客机特色和竞争优势，必须发展高性能的铝合金材料，包括2000系(Al-Cu)、7000系(Al-Zn-Mg-Cu)、6000系(Al-Mg-Si)及铝锂(Al-Li)合金。

  铝合金的价值不仅体现在航空航天，在汽车领域也有“一番作为”。铝合金是既提升汽车性能又能满足某些法规要求的轻量化材料。近些年来，铝合金在汽车上的用量持续不断的增加，用作发动机、热交换器、涡轮增压器、变速箱体、车轮以及车身等部件材料。铝合金板的冲压性能已经接近甚至在某些方面超过了钢板，因此可替代钢板来制备汽车车身板。铝合金的应用可起到非常好的减重效果，如采用铝合金冲制汽车车身，车身重量能够更好的降低约10%。

  欧美国家汽车工业发达，很看重汽车节能和环保，铝合金在汽车轻量化方面的使用量和比例逐年提高。如德国奥迪A8首创了ASF铝合金空间桁架车身轻量化技术，变成全球上首辆全铝合金车身的量产型轿车，其采用ASF铝合金空间桁架车身结构，其整体结构刚性则提升25%，但车辆结构因大量采用铝合金材质而减轻了自重。ASF组件大多以铝制成，不仅帮助奥迪减轻车身重量，也保证了良好的吸能和制动效果。与此同时，这些铝制零件还可以大规模回收再利用。

  据有关数据表明，到2015年，欧洲主要国家平均每辆汽车铝使用量将增长至180千克,铝材料占整部汽车的比重也将由目前的9%提高到12%。而中国汽车铝合金使用比例较低，2010年，中国平均每辆汽车铝使用量为99千克,低于全球平均112千克的使用量，比欧洲、北美发达国家汽车用铝量差距则更大。但是据有关数据预测，2011~2015年，随着中国汽车工业节能减排的深入，中国汽车单车铝材料用量将以每年10%~12%的速度增长，到2015年中国汽车用铝量将从目前的190万吨增长至314万吨。

  再者，在铝整条产业链上，铝合金也扮演着非常非常重要的角色。“在铝土矿-氧化铝-电解铝-型材-消费端这条产业链上，铝合金是部分型材的原材料，在整个产业链中扮演的角色是中间产物，是得以提升终端产品附加值的重要材料。”业内人士称。

  可以说，下游需求量的稳增以及材料本身附加的价值，使得市场各方不断看好铝合金新材料。“从别的市场分析，铝合金是在满足法规要求下能大幅度的提高汽车性能的轻量化材料，随技术的不断推广，未来汽车市场的高性能铝合金需求不可小觑。另外，其他轨道交通的市场需求也将持续增长。在相当长一段时间内，铝合金的前景很广阔，随技术的持续不断的发展，替代材料的出现有一定的概率会为其带来市场威胁。”业内人士如是说。