Proizvodna zmogljivost in proizvodnja kitajske industrije za predelavo aluminija sta se razvila v hitro rastoča področja, vključno s ploščami, trakovi, folijami, aluminijastimi profili za gradbeništvo in železniški tranzit, materiali za konzerviranje in podlagami za aluminijaste plošče za civilno uporabo. Prirastni del sestavljajo predvsem zasebna podjetja. Kitajska je glavna država v industriji predelave aluminija.
V zadnjih letih je bil razvoj materialov aluminija in aluminijevih zlitin osredotočen predvsem na dve smeri: (1) razvoj novih materialov iz aluminijevih zlitin z visoko trdnostjo in visoko žilavostjo za izpolnjevanje potreb posebnih področij, kot so vesoljski promet, transport in vojaški objekti; (2) Razviti civilne aluminijeve zlitine z različnimi lastnostmi in funkcijami, da ustrezajo novim materialom za različne pogoje in aplikacije. Razširjena uporaba aluminijevih zlitin je spodbudila razvoj tehnologije predelave in priprave aluminijevih zlitin, vendar so bile z nenehnim izboljševanjem zahtev glede učinkovitosti izdelkov iz aluminijevih zlitin postavljene tudi nove zahteve za tehnologijo predelave aluminijevih zlitin. Vrednotenje in krepitev raziskav o osnovnih značilnostih aluminijevih zlitin in konstrukcija sistematičnih teorij, nadaljnje izboljšanje razumevanja procesnih značilnosti aluminijevih zlitin, je edini način za doseganje tehnoloških inovacij pri obdelavi aluminijevih zlitin.
1. Raziskave osnovnih značilnosti materialov iz aluminijevih zlitin
Sistematična in poglobljena študija temeljnih značilnosti aluminijevih zlitin je temelj za inovacije v tehnologiji predelave aluminijevih zlitin. Na podlagi obstoječe teorije obdelave aluminijevih zlitin se odlični instrumenti in oprema, kot so računalniki in hitre kamere visoke ločljivosti, uporabljajo za preučevanje obnašanja prenosa toplote in mase pri procesu strjevanja taline aluminijeve zlitine, evolucijski zakon trdne snovi aluminijeve zlitine faza deformacije in padavin med postopkom toplotne obdelave ter konstitutivno razmerje med celovito zmogljivostjo vmesnika večfazne mikrostrukture. Oblikovan je lasten in sistematičen teoretični sistem tehnologije predelave aluminijevih zlitin. Hkrati združuje trenutno opremo za predelavo aluminijevih zlitin in tehnologijo priprave proizvodnje za vodenje in optimizacijo trenutne tehnologije proizvodnje in predelave aluminijevih zlitin, da bi dosegli inovacije v tehnologiji in materialih za obdelavo aluminija.
(1) Raziskave osnovnih značilnosti taljenja in litja aluminijevih zlitin. Preučite porazdelitev toplotnega polja med postopkom strjevanja različnih vrst aluminijevih talin pri različnih hitrostih ohlajanja in začetno obliko fronte strjevanja taline, raziščite zakon evolucije njene oblike med napredovanjem fronte strjevanja in vpliv zakon o notranjem termičnem napetostnem polju gredice; Preučiti prerazporeditev topljencev med procesom strjevanja, razumeti vrste, termodinamične in kinetične mehanizme nastanka in rasti primarnih strjevalnih oborin, kot tudi vzorce porazdelitve različnih vrst primarnih strjevalnih oborin in mehanizme nastanka različnih napak med strjevanjem postopek.
(2) Raziskave osnovnih značilnosti plastične deformacije aluminijeve zlitine. Preučiti mehanizem vpliva zunanje deformacijske sile na drobljenje primarnih strjevalnih usedlin različnih velikosti/vrst; Preučite intrinzično razmerje med zunanjo deformacijsko silo hitrostjo deformacije deformacijo spremenljivo deformacijo porazdelitvijo temperature deformacijsko odpornostjo materiala mejo razpok preostalo notranjo napetostjo; Preučite vrste deformacijskih izločkov, termodinamične in kinetične mehanizme njihovega nastanka in rasti.
(3) Raziskave osnovnih značilnosti toplotne obdelave aluminijevih zlitin. Proučevanje termodinamičnih in kinetičnih mehanizmov raztapljanja različnih vrst primarnih strjevalnih/deformacijskih izločkov med toplotno obdelavo aluminijevih zlitin s trdno raztopino; Preučite mehanizem prenosa toplote in zakon o spremembi preostale notranje napetosti aluminijeve zlitine med obdelavo s hitrim kaljenjem; Med postopkom toplotne obdelave staranja raziskati termodinamične in kinetične mehanizme nastanka in rasti različnih vrst padavinskih faz ter razumeti vzorce porazdelitve različnih vrst padavinskih faz; Preučite mehanizem interakcije med različnimi vrstami/velikostmi izločenih faz in vmesnikov s točkovnimi/črtnimi napakami, vpliv razmika med delci in meja zrn različnih vrst/velikosti izločenih faz na gibanje linijskih napak ter nastanek in širjenje razpok. ; Izvedite poglobljene raziskave o vplivu tipov/velikosti/razporeditev izločenih faz na statične/dinamične mehanske lastnosti in korozijsko odpornost materialov ter ustrezno razmerje med statičnimi/dinamičnimi mehanskimi lastnostmi materialov in njihovo odpornostjo na visoke škoda zaradi hitrosti.
2. Raziskave in predlogi o civilnih materialih iz aluminijevih zlitin
Materiali iz aluminijevih zlitin se pogosto uporabljajo na področjih civilnega letalstva, transporta, elektronike 3C, nove energije, športa in gradbeništva. Huda tržna konkurenca je spodbudila izboljšanje zahtev glede kakovosti in učinkovitosti za civilne izdelke iz aluminijevih zlitin. Zato lahko le z nadaljnjim raziskovanjem potenciala aluminijevih zlitin, raziskovanjem in razvojem odličnih civilnih materialov iz aluminijevih zlitin in tehnologij predelave bolje zadovoljimo povpraševanje na trgu.
2.1. Visoko zmogljiva aluminijeva zlitina za civilno letalstvo
(1) Tehnologija inženirske priprave za nove visoko zmogljive materiale iz aluminijevih zlitin redkih zemelj za civilno letalstvo. Izvedite poglobljene temeljne raziskave o uporabi elementov redkih zemelj v visoko zmogljivih aluminijevih zlitinah redkih zemelj za civilno letalstvo, razkrijte mehanizem vpliva redkih zemeljskih elementov v aluminijevih zlitinah, sistematično preučite zakon evolucije mikrostrukture v toplotno mehanskih pogojih in povezava z zmogljivostjo in oblikovanje osnovnega teoretičnega sistema za načrtovanje sestave, pripravo in obdelavo visoko zmogljivih aluminijevih zlitin redkih zemelj; Nadaljnje raziskave bodo potekale na področju inženirske priprave in uporabe novih visoko zmogljivih materialov iz aluminijeve zlitine redkih zemelj, ki tvorijo celoten nabor proizvodnih procesov in aplikacijskih tehnologij za nove visoko zmogljive deformacijske materiale iz zlitin redke zemlje, s stabilno serijsko proizvodno zmogljivostjo, doseganje namestitve in uporabe na letalih civilnega letalstva ter izpolnjevanje potreb serijske proizvodnje letal civilnega letalstva.
(2) Nova aluminijeva zlitina visoke trdnosti, odporna proti koroziji in vročini. Prelomne ključne tehnologije, kot so oblikovanje sestave in pravilna tehnologija nadzora za aluminijeve zlitine visoke trdnosti in toplotno odporne, tehnologija nadzora litja in oblikovanja za toplotno odporne zlitine z visoko vsebnostjo zlitin, tehnologija večstopenjske homogenizacijske obdelave in toplotna trdnost stabilnosti pri visokih temperaturah fazna struktura in tehnologija nadzora učinkovitosti za redke zemlje Sc, Er itd., za oblikovanje tehnologije priprave nadzora kakovosti za visokolegirane ingote in razvoj novih materialov za visoko trdne in toplotno odporne aluminijeve zlitine, ki vsebujejo elemente redkih zemelj; Izvajati inženirske raziskave materialov iz aluminijevih zlitin visoke trdnosti in toplote, da se zagotovijo tehnične rezerve za tipične komponente, ki se uporabljajo na področju civilnega letalstva.
(3) Aluminijeva zlitina visoke trdnosti, žilava, odporna proti koroziji in poškodbam. Kot odgovor na konstrukcijske zahteve glede vzdržljivosti tolerance na poškodbe in odpornosti proti koroziji letal civilnega letalstva je razvoj pločevine iz aluminijeve zlitine z visoko korozijsko odpornostjo in visoko žilavostjo 700 MPa neizogiben trend. Z raziskavami nove zasnove in optimizacije sestave zlitin, večnivojske homogenizacijske obdelave delcev dispergirane faze, nadzora mikrostrukture deformacije med postopkom valjanja in nadzora oblike plošče, načrtujemo razviti predhodno raztegnjeno aluminijevo zlitino z visoko odpornostjo proti koroziji in visoko žilavostjo 700 MPa. srednje debele plošče z odlično trdnostjo, lomno žilavostjo, odpornostjo proti koroziji, ki zagotavlja tehnične rezerve za ključne strukturne komponente v civilnem letalstvu aplikacije.
(4) In situ samogenerirani nanodelci izboljšajo visoko zmogljive kompozite na osnovi aluminija. Ta material ima prednosti visoke specifične trdnosti, specifičnega modula, dobre odpornosti proti utrujenosti, dobre toplotne odpornosti, odpornosti proti koroziji in relativno nizkih stroškov priprave. Trenutno je prelomni nov material aluminijeve zlitine. Obvladati tehnike nadzora za morfologijo in velikost in-situ samogeneriranih nanodelcev ter uporabljati visokofrekvenčno pulzno magnetno polje in visokoenergijske ultrazvočne tehnike nadzora polja za nadzor agregacije in porazdelitve nanodelcev, optimizirati in-situ samogenerirane nanodelce ojačana visokozmogljiva tehnologija kompozitnega enosmernega litja na osnovi aluminija. Medtem ko izboljšamo strukturo zlitine, doseganje enakomerne porazdelitve nanodelcev znotraj zlitin in meja zlitin znatno poveča trdnost, plastičnost in odpornost proti utrujenosti materialov iz aluminijevih zlitin, kar omogoča obsežno proizvodnjo in tržno uporabo industrijskih ingotov in izdelkov iz aluminija.
(5) Ključne tehnologije in raziskave uporabe za visokokakovostno pripravo in obdelavo letalskih aluminijevih zlitin. Za visokokakovostne materiale iz aluminijevih zlitin, ki se uporabljajo v letalstvu, se izvajajo poglobljene raziskave o intrinzičnem razmerju med sestavo zlitin, mikrostrukturo, lastnostmi, pripravo in predelavo, kot tudi mehanizmi utrjevanja in utrjevanja ter druga znanstvena vprašanja, kot tudi podrobne nadzorne tehnologije. Vzpostavljena so načela organizacijskega nadzora in smernice varnostnih storitev ter zgrajena osnovna podatkovna platforma za preboj skozi ključna tehnična ozka grla visoke zanesljivosti, visoke stabilnosti in visoke homogenosti priprave velikih konstrukcijskih materialov iz aluminijevih zlitin. To zagotavlja teoretično osnovo in ključno tehnično podporo za popolno neodvisno in nadzorovano proizvodnjo strukturnih materialov iz letalskih aluminijevih zlitin.
2.2. Lahka aluminijeva zlitina za transport
(1) Raziskave in razvoj avtomobilskih deformiranih aluminijastih materialov, ki uravnotežijo lahkotnost in varnost, ter visokokakovostno industrijsko proizvodnjo. Kitajska je največji avtomobilski potrošniški trg na svetu, načrtovanje in proizvodnja vozil na tradicionalna goriva in vozil na novo energijo pa bo še povečala uporabo aluminijastih materialov, vključno z vsemi aluminijastimi ohišji in ohišji baterij za vozila z novo energijo. Obstaja nujna potreba po načrtovanju, raziskavah in razvoju ter visokokakovostni industrializaciji materialov iz deformiranih aluminijevih zlitin. Če vzamemo podjetja kot glavno telo, se s tesno integracijo "raziskav, proizvodnje in uporabe" izvajajo skupne raziskave in razvoj za obravnavo problemskih povezav v celotnem procesu, izboljšanje in kvantificiranje podrobnosti sistema in standardiziranih parametrov v proizvodnji in proces priprave, vzpostaviti sledljiv sistem in sistem vodenja proizvodnje ter doseči kakovostno in stabilno proizvodnjo in uporabo tipičnih deformiranih aluminijastih materialov za vozila.
(2) Osnovne raziskave o uporabi korelacije med oblikovanjem aluminija in "zmogljivostjo procesne strukture". Na podlagi zahtev glede zmogljivosti uporabe aluminijastih materialov serije 6 XXXXX (plošče in profili) za strukturo avtomobilske karoserije in aluminijastih materialov serije 3 XXXXX za ohišje akumulatorja ter na osnovi kvantitativnih karakterizacijskih tehnik večdimenzionalne mikrostrukture in mikrostrukture v več merilih, načrtovanja zlitin in raziskav procesov temelji na celovitih zahtevah glede zmogljivosti, načrtovanju zlitin in raziskavah procesa, ki temeljijo na eni sami odlični zmogljivosti, in učinkovitosti uporabe (oblikovanje, povezovanje itd.) izvajajo se raziskave in ocene ven. Razvijajo se materiali iz aluminijevih zlitin za avtomobilsko karoserijo in njeno strukturo, ohišje baterije ter dosežejo nizkocenovno in visoko stabilnost proizvodnje in priprave.
(3) Visoka sposobnost oblikovanja in visoko trdna aluminijeva zlitina. Z optimizacijo kemične sestave in tehnologije obdelave aluminijeve zlitine je bil izdelan material iz aluminijeve zlitine visoke trdnosti z enakovredno zmogljivostjo globokega vlečenja (stanje T4P) kot trenutna avtomobilska zlitina 6016 in enakovredno trdnostjo stanju 2024-T351 po kratkotrajnem pečenju razviti, ki izpolnjuje zahteve glede učinkovitosti pokrovov za udrtine, odpornih na udarce, za lahke avtomobile.
(4) Velika penasta aluminijeva zlitina visoke trdnosti. Pena aluminij ima značilnosti tako porozne strukture kot kovine in ima številne odlične lastnosti, kot so majhna teža, visoka specifična trdnost, absorpcija energije, absorpcija udarcev, dušenje, absorpcija zvoka, odvajanje toplote, elektromagnetna zaščita itd. Uporablja se tehnologija simulacije poglobljeno in sistematično preučiti interakcijo med strukturo penastega aluminija in lastnostmi materiala, optimizirati procesne parametre industrijske proizvodnje, poenostaviti proizvodni proces, zmanjšati proizvodnjo stroške in uresničiti tržno uporabo materialov iz penaste aluminijeve zlitine visoke trdnosti in velikih specifikacij na področju lahkega transporta.
2.3 3C elektronski aluminij in druge aluminijeve zlitine
(1) Razvoj in industrializacija aluminijevih zlitin redkih zemelj. Kitajska ima bogate vire redkih zemelj, industrija aluminijevih zlitin pa ima velik obseg. Prejšnje študije so pokazale, da lahko kombinacija nekaterih redkih zemeljskih elementov (RE) z aluminijevimi zlitinami učinkovito izboljša njihovo učinkovitost. Vendar Kitajska še ni razvila stabilnih aluminijevih zlitin redkih zemelj za uporabo, niti ni razvila aluminijevih zlitin redkih zemelj s kitajskimi značilnostmi na mednarodni ravni. Zato je treba še naprej povečevati prizadevanja v povezanih raziskovalnih in industrializacijskih procesih. S tesnim združevanjem raziskav, učenja in uporabe se izvajajo nadaljnje raziskave o osnovni uporabi redkih zemeljskih elementov v aluminijevih zlitinah, mehanizem vpliva redkih zemeljskih elementov v aluminijevih zlitinah pa je globoko razumljen. Razvitih in promoviranih za uporabo je več aluminijevih zlitin redkih zemelj s praktično vrednostjo.
(2) 5G aluminijeva zlitina z visoko površino, visoko trdnostjo in visoko toplotno prevodnostjo. Z optimizacijo kemične sestave zlitine in razumnim uravnavanjem strukture materiala, preučevanjem učinkov sestave zlitine, deformacijske obdelave in postopkov toplotne obdelave na trdnost, toplotno prevodnost in učinkovitost anodizacije zlitine, nadzor zrn zlitine in drugo fazne spojine je mogoče doseči; Z organizacijsko ureditvijo in raziskavami o postopkih eloksiranja in elektrolitskega barvanja je bil pridobljen eloksiran film z enakomernim premazom, brez barvnih razlik in brez napak, kot so črne lise in črne črte. Materiali iz aluminijeve zlitine z visoko površino, visoko toplotno prevodnostjo in visoko trdnostjo so bili razviti, da bi zadovoljili tržno povpraševanje po ohišjih za mobilne telefone 5G, srednjih ploščah za mobilne telefone, materialih iz ekstrudiranega aluminija in valjanih ploščah.
(3) Učinkovita in poceni anoda iz aluminijeve zlitine za aluminijeve zračne baterije. Temeljito in sistematično preučite edinstvene legirne elemente anod iz aluminijevih zlitin, kot so kovinski elementi z nizkim tališčem, procesi deformacijske obdelave in toplotne obdelave ter njihove učinke na elektrokemično aktivnost in samokorozijsko odpornost aluminijevih anod. Izvedite temeljne raziskave o aktivacijskih in pasivizacijskih značilnostih anodnih materialov iz aluminijeve zlitine, razvijte anodne materiale iz aluminijevih zlitin, ki ustrezajo zahtevam aluminijevih zračnih baterij, in realizirajte tržno usmerjeno uporabo aluminijevih zračnih baterij v avtomobilski lahki opremi, zasilnem napajanju in drugih polja.
(4) 800 MPa trdnost aluminijeve zlitine. S prebojem obstoječega obsega visoko trdnih komponent iz aluminijeve zlitine smo razvili novo vrsto materiala iz aluminijeve zlitine z trdnostjo 800 MPa v seriji 7XX. Osredotočili se bomo na izvajanje raziskav o ključnih tehnologijah, kot so oblikovanje industrijske sestave in pravilna kontrola aluminijeve zlitine z visoko trdnostjo 800 MPa, oblikovanje visoko legiranih ingotov in priprava ingotov visoke metalurške kakovosti, uravnavanje enakomernosti mikrostrukture med vročo obdelavo in nadzor nad procesi natančne toplotne obdelave. Razvili bomo tehnologije nadzora stabilnosti kakovosti za serijsko proizvodnjo visoko legiranih ingotov in vzpostavili podrobne tehnologije nadzora za razvoj in strukturo mikrostrukture med predelavo in toplotno obdelavo; Dokončati razvoj tipičnih komponent in preveriti njihovo uporabo v simuliranih delovnih pogojih, predhodno doseči zamenjavo lahkih strukturnih materialov visoke trdnosti za ladje in zagotoviti tehnične rezerve za lahko konstrukcijo in pripravo tipičnih strukturnih komponent za aplikacije v vesolju, letalstvu, transport in druga področja.
(5) Vrtalne palice iz aluminijeve zlitine visoke trdnosti, žilave, odporne proti koroziji in vročini za raziskovanje nafte. V primerjavi z jeklenimi vrtalnimi cevmi imajo vrtalne cevi iz aluminijeve zlitine prednosti nizke specifične gostote, visoke trdnosti, majhne upogibne napetosti in odpornosti na kisle pline, kot sta H2S in CO2 korozija. Imajo tudi večjo zmogljivost globine vrtanja in močnejšo sposobnost blaženja udarcev. Zato imajo vrtalne cevi iz aluminijeve zlitine očitne prednosti pri raziskovanju in razvoju globokih vrtin, ultra globokih vrtin in vrtin kislega plina. Raziščite in optimizirajte postopek toplotne obdelave zlitin v visoko raztopljenih stanjih za nadzor mikrostrukture, da dosežete boljšo kombinacijo MPt, GBP in PFZ ter optimizirate ujemanje visoke trdnosti, visoke žilavosti, odpornosti proti koroziji in toplote odpornost zlitin; Preučevanje deformacijskega obnašanja zlitin in vzpostavitev modela razvoja mikrostrukture zlitin; Razumeti razmerje med dejavniki, kot so sestava, mikrostruktura in makroskopske lastnosti, vzpostaviti modele za časovno utrjevanje, napetostno korozijo in lomno žilavost, doseči pravilen nadzor mikrostrukture ter razviti in proizvesti visokotrdne, žilave, proti koroziji odporne, toplotno odporne vrtalne palice iz aluminijeve zlitine za raziskovanje nafte, ki izpolnjujejo povpraševanje na trgu.
(6) Razvoj in industrializacija zelene tehnologije predelave materialov iz aluminijevih zlitin. Ob pomanjkanju virov in energije sta še posebej pomembni celovita izraba virov in tehnološke inovacije. Sistem izvaja temeljne raziskave o uporabi recikliranih aluminijevih zlitin, globoko razume učinke spajanja več elementov v aluminijevih zlitinah in njihove mehanizme vpliva na strukturo in lastnosti materiala, vzpostavlja sistem recikliranja in ponovne uporabe aluminijevih zlitin, razvija nizkoenergijske in nizko-energijske stroškovno zmogljive tehnologije zelene priprave in obdelave materialov iz aluminijevih zlitin ter zagotavlja teoretično in tehnično podporo za pripravo poceni zelenih in okolju prijazne aluminijeve zlitine in "ena aluminijeva večenergija" z uporabno vrednostjo, doseganje strogih kitajskih ciljev varčevanja z energijo in zmanjšanja emisij iz leta v leto ter zelena nadgradnja industrije aluminija.
3. Zaključek in pogled
Visoka zmogljivost, visoka kakovost, visoka enotnost, nizki stroški in nizkoogljična zaščita okolja so še vedno glavne usmeritve za razvoj novih materialov za civilne aluminijeve zlitine in tehnologijo predelave aluminija. Ena je razviti odlično tehnologijo litja, nenehno izboljševati učinkovitost izrabe energije, zmanjšati emisije in povečati raven nadzora metalurške kakovosti, kemične sestave in mikrostrukture ingotov; Drugi je integracija in uporaba sodobnih odličnih tehnoloških dosežkov, razvoj visoko natančne avtomatizacije, specializacije in obsežne tehnične opreme, izboljšanje učinkovitosti in zagotavljanje obsežne proizvodnje visokokakovostnih in zelo enotnih izdelkov; Tretji je v celoti izkoristiti uporabo tehnologije računalniške simulacije na področju raziskav in razvoja novih materialov, predelave, tehnologije obdelave ter oblikovanja in optimizacije kalupov, znatno skrajšati razvojni cikel, zmanjšati razvojna tveganja, izboljšati učinkovitost proizvodnje in zmanjšati stroške .
Trenutno se materiali za obdelavo aluminijevih zlitin razvijajo v smeri več zlitin, velike širine, visoke trdnosti in žilavosti, visoke čistosti, visoke natančnosti, visoke stabilnosti, superplastičnosti in superprevodnosti. To neizogibno zahteva veliko podrobnega dela pri raziskavah tehnoloških inovacij, od raziskav materialnih mehanizmov do nadzora procesnih elementov, dejavnikov, ki vplivajo na obdelavo, razumne formulacije parametrov procesne linije, strogega sledenja in nadzora kakovosti itd., da se določi osnovna značilnost aluminijeve zlitine, obdelava tehnološko bazo podatkov in sistem za inšpekcijo in vrednotenje kakovosti izdelkov ter doseči inovativen razvoj odlične tehnologije obdelave materialov iz aluminijevih zlitin.
