鋁合金材料的應用及其加工成形技術

孫福祥?王曉傳

摘要：近年來，隨著經濟的發展以及工業水平的提升，我國對于金屬材料的需求日益增加，鋁合金材料作為一種輕質金屬結構材料，具有后耐蝕性、易加工、回收率高、節能環保性等優勢，在工業生產中發揮了越來越重要的作用。當前狀況下，鋁合金材料在航空航天、汽車制造、機械制造、化學工業等領域都得到了不同程度的使用。文章就針對鋁合金材料的應用及其加工成形技術進行研究與分析。

關鍵詞：鋁合金材料;應用;加工成形技術

引言

鋁合金是現在國內工業生產中大范圍生產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，例如，鋁合金的密度低但是強度卻很高，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現更大硬度的體現。由于是鋁合金，必然會加入一些其他元素來彌補鋁材料的不組之處，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，具有更強的經濟效益。

一、鋁合金材料特點

（一）鋁合金密度小鋁合金的密度非常小，其對應的密度為2.7克每立方厘米，而在同樣的生產過程中，擁有廣泛應用的鋼密度為7.8克每立方厘米，所以鋁合金的實際密度與鋼比較只占1/3左右。（二）良好的力學性能鋁合金具有非常良好的力學性能，鋁合金中添加了一定的強化元素，對于純鋁而言它具有更低的密度，并且更好的塑造性對于鋁合金來說能夠形成高強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用市場。（三）鋁合金的耐腐蝕性能較強鋁合金的耐腐蝕性能可以通過一定的實驗數據來表現。在一定的實驗當中，鋁合金長時間暴露在大氣中能夠及時在表面形成一種自我保護的氧化膜。該氧化膜對鋁合金的表面起到了非常好的固定和保護作用，避免其在進一步氧化的同時，增強其耐腐蝕性能。（四）鋁合金的導熱性能良好鋁合金良好的導熱性對于純鋁來說是不能企及的。在眾多的金屬元素之中，鋁合金的導熱性能非常強，并且可以廣泛地應用于取暖器以及散熱器的制造當中。

二、鋁合金加工成形技術

（一）鑄造

鋁合金的鑄造過程即首先對鋁合金進行一定程度的熔化處理，使其成為溶體，在此基礎之上利用鋁合金溶體良好的流動性與可填充性將之澆鑄到不同形狀的模具當中去，從而形成各種零件，在這一過程中需要注意對厚度、氣密、荷載承受性能進行有效的控制，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，可用于各個領域的生產與安裝當中。

（二）軋制

軋制流程如下，首先錠坯受到摩擦力的作用進入到處于旋轉狀態的軋輥間，在軋輥間中錠坯會收到一定的壓力，在壓力的作用之下其橫截面逐漸減小并同時在形狀上在發生一定程度的變化，除此之外，壓力會促使錠坯的厚度減小并使其長度增加。從本質上來看，軋制過程其實是一個塑性變形的過程。軋制又可以進一步細分為熱軋與冷軋，熱軋是在保持被軋制金屬處于高溫狀態下的形式，高溫環境保證了產品質量的穩定性，同時也可以對生產效率進行一定程度地提升，具有良好的經濟效益。而對于冷軋而言，這種軋制方式一般用于鋁合金薄板、鋁箔毛料的生產中。

（三）鋁合金材料的應用及其加工成形技術

1 鋁合金在航天領域中的應用

鋁合金在航天領域的應用十分的廣泛。例如：2014號由于其高強度的抗壓和抗高溫，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構部件;2218則用來使用在飛機的發動機以及柴油發動機活塞這部分;2219由于其能夠承受的外部溫度跨度性很廣，在零下270°～300°這個范圍，擁有十分良好的焊接性，在T8狀態還呈現出了十分優良的抗應力腐蝕開裂能力，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，在超音速飛機的結構制作中承擔了蒙皮材料和部分零部件的使用;5052號鋁合金材料不僅具有良好的可塑性，同時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強度，在航天航空中通常被用來制造飛機的油箱，運輸燃油的管道等;7072具有較強的可塑性，能夠被壓縮成為極薄的鋁箔，通常與其他牌號的鋁合金共同使用，包裹在其外面有助于加強其他鋁合金材料的各項性能。

2 鋁合金在汽車產業中的應用

將鋁合金應用在汽車產業中最主要的是降低了汽車的質量并在其他方面提供了有效的改善、支持和增強。在汽車的制造上使用了新的材料、新的技術，從源頭上進行了環保處理。有相關研究表明，當汽車本身的質量降低一百千克，就能夠使汽車每行駛一千米的燃油量下降零點七升，但從數據來看似乎沒有大的改變，但是從宏觀來看，在一年內能夠相較于以前產生較好的減污效果。所以如何減少汽車本身的質量也成為了現在汽車材料研究的熱點內容。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，發行小排量的汽車，這對于部分人群而言有一定的使用價值，但對于有特殊汽車外形要求，特殊汽車性能要求的人群而言，這樣的汽車遠遠達不到標準，也就不能做到大范圍的普及;第二種是從汽車的結構上進行優化，通過重新設計個方面的結構造型以及更換部分零部件來達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，也就是鋁合金來進行汽車的生產。相比于以往的汽車制造材料，鋁合金材料同樣呈現出了質量小、強度大、抗壓能力強、抗沖擊能力強、回收率高等優秀的性質，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量。雖然以目前國內的技術來看，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量只占鋼鐵的三分之一，當我們極大限度的使用鋁合金后，汽車的總質量也會下降一半。而且鋁合金由于有鋁元素的優質性能，同樣能夠在金屬外表皮形成一層極不活潑的致密氧化層，所以鋁合金是永遠不會生銹的，這不僅提高了汽車的使用年限和安全性能同時也提升了汽車的美觀程度，具有較好的可行性。具體優勢還體現在：將鋁合金應用在汽車的變速器外殼以及汽油泵、化油器等汽車結構中，能夠實現減重、高強度并且耐腐蝕的性質;使用在發動機活塞以及氣缸賽中能夠在原有的基礎上增添較好的散熱性能，減少了因為散熱原因而導致的汽車溫度過高而產生故障的情況;利用在車圈上同樣是具有減重、優良散熱性質以及良好外觀的優點。以現在國內的技術，鋁合金應用于汽車制造上出現的不良因素也很多：鋁合金雖然具有良好的抗壓能力，但由于金屬內部反應劇烈，容易在表面出現細小的裂紋，且不易被肉眼察覺，一旦這些裂紋數達到了一定的標準，則會發生變形;在鍛造的過程中若是技術沒有達到，極容易出現沙眼;材料本身的價格以及加工費用都較高，制造出來的汽車呈現較高的價格，對于中國而言大部分人還是消費不起這樣的汽車，且若是由鋁合金為主要制造材料的汽車得不到普及，其修理點也會十分的稀少，進一步加大了購買汽車的成本。

結語

總而言之，鋁合金的應用及加工材料已經成為現代工業發展的重要應用材料，在未來發展過程中不斷優化和改善將使得整個生產制造工藝中的鋁合金質量逐漸提高，并且進一步滿足我國各大領域的發展需求，具有十分廣闊的科學推動作用。

參考文獻：

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