鋅鋁合金的研究現狀及新應用

楊瑞彩

（河南工業和信息化職業學院，河南 焦作 454150）

伴隨現代社會的發展，環保成為了當前時代最為重要的關鍵詞之一。鋅鋁合金正是在這一情況之下，得到了更大規模的應用與研究。

這一方面與其優異的環保性能備受社會青睞有關。另一方面，鋁自身在地殼中的含量較高，其年產量遠高于其他有色金屬年產量，并且電解法的發明更使得鋅鋁合金的制取難度與成本降低，更加符合人類生存與生活的需要[1]。而且鋅鋁合金的質地無毒，可以用于交通運輸、食品工業、復合材料、文體衛生等多種不同的領域，并且能夠輕易回收利用，滿足了當前環保發展的需要。

1 鋅鋁合金的發展歷程與研究現狀

中國具有十分豐富的有色金屬資源，鋁和鋅這一類金屬資源分布廣泛，蘊藏量較高，是我國當前對外出口的重要金屬資源。

早在我國明代天工開物之書當中記載，中國明代已能夠大量生產鋅。并且在大約16世紀中國的煉鋅術傳于歐洲，這也是當前鋅電解工藝的來源[2,3]。現階段，鋅鋁系列合金由于其自身較為低廉的原材料成本、環境性能友好、力學性能良好等特點具有較強的市場競爭力，在中國以及日、英、俄等工業發達國家，都得到了廣泛的應用與研究。

1.1 鋅鋁合金的發展歷程

鋅鋁合金最早作為鋅鉛合金的替代品而用于印刷行業當中，但是在這一階段鋅鋁合金受到制造工藝及自身純度的影響，極易受到外來的水氣侵蝕而發生一系列的化學反應降低了自身的應用性能[4]。隨著科技的進步，鋅鋁合金自身的性能得到極大地改良，它也作為幾種替代原材料金屬在二戰及日后期間得到大規模地應用。但伴隨塑料工業的發展，鋅鋁合金的發展空間受到了限制，至此國際鉛鋅組織更是提出了研發新型的、先進的鋅鋁合金研究計劃，以此加強鋅鋁合金的市場競爭力。

1.2 鋅鋁合金的研究現狀

現階段，鋅鋁合金較為熱門的研究方向主要是合金化與變質、熱處理、塑性變形等，鋅鋁合金的合金化與變質主要是提高鋅鋁合金各方面的性能，例如通過加入其他的金屬元素以提高自身的性能，亦或是加入不同的稀土元素提高鋅鋁合金的強度與延伸率、阻尼性能、力學性能、耐磨性等性能。其中，Ti、Na、V、Mn等元素，被相關方向的學者普遍認為是具有改善鋅鋁合金自身性能的添加劑[5]。

鋅鋁合金的熱處理也是當前較為熱門的研究方向之一，適當的熱處理能夠有效地穩定組織提升鋅鋁合金自身的尺寸穩定性。鋅鋁合金的塑性變形則是對于其阻尼性能的提升具有積極地影響，這一點也得到了張忠明、李玉圣等人研究結果的佐證。

2 鋅鋁合金的優缺點與應用

2.1 鋅鋁合金的優缺點

2.1.1 鋅鋁合金的優點

鋅鋁合金的優點主要是在于較為低廉的原材料成本，鋁自身在地殼中的含量較高，其年產量遠高于其他有色金屬年產量，并且電解法的發明更使得鋅鋁合金的制取難度與成本降低，更加符合人類生存與生活的需要。而且我國鋁和鋅這一類金屬資源分布廣泛，蘊藏量較高，使其相關的生產成本降低[6]。其次，鋅鋁合金自身的導熱性能以及抗疲勞性等卓越的性能更是為其贏得了較大的發展空間，尤其是在化工行業、船用行業、金屬包裝行業當中更是占有較強的地位。而且，鋅鋁合金較為熱門的研究方向也著重對于有效的發揮鋅鋁合金優異的性能提供了一定的指導。

2.1.2 鋅鋁合金的缺點

鋅鋁合金的缺點一方面還是由于鋁自身的性質所致使，金屬鋁自身的硬度以及耐磨性都較低，這也在一定的程度上致使金屬鋁的應用范圍被限制[7,8]。其次，鋁自身的熔點大約在200℃，而由此其應用的溫度范圍不得超過這一范圍。而且鋅鋁合金的耐堿性相較于其他的金屬類建筑材料較差，并不十分適合作為一種建筑類的金屬材料而使用。

2.2 鋅鋁合金的應用

2.2.1 鋅鋁合金在化工行業的應用

鋅鋁合金由于具有較為良好的導熱性，繼而被廣泛運用于化工設備當中的管道及內襯、分餾塔等設備當中。其次，由于鋅鋁合金自身的性能優良，自身的化學性能較為穩定，并不會產生毒性，不會造成食物的變質以及影響食物的外觀，它也被廣泛的應用于食品化工工業當中的相應設備當中。

2.2.2 鋅鋁合金在船用行業的應用

鋁合金在造船工業當中的應用范圍也較為廣泛，無論是在何種的船舶當中，性能優良的鋅鋁合金無疑是其支架結構以及相應配套設施的重要原材料之一。而且受到鋅鋁合金造價低廉等因素的影響，造船工業更加傾向于使用這一金屬類材料。

2.2.3 鋅鋁合金在航空航天以及汽車行業的應用

鋅鋁合金由于其自身的密度較小、韌性極佳、良好的耐腐蝕性等特點，這也使其在航空航天領域以及汽車領域當中得到了廣泛的應用。尤其是在某些關鍵的部件當中，鑄鋁合金代替原有的鑄鐵材料能夠有效起到減重的作用。尤其是在汽車的發動機當中，通過應用鑄造鋁合金代替原有的材料，能夠大大降低汽車自身的重量，這對于節約能源而言具有十分重要的意義。

當下尤其是在航空航天以及汽車行業成為熱點領域，鋅鋁合金更加是擁有了十分廣闊的發展前景與市場空間，其相關的研究方向值得大規模的資金投入。

2.2.4 鋅鋁合金在金屬包裝行業的應用

鋅鋁合金在金屬包裝行業當中也有著較為廣泛的應用，一方面其質地輕、抗壓強度高、經久耐用，十分適宜于儲存和運輸商品。并且其優良的阻隔性能，減少了陽光空氣等環境對食物的影響，延長了食物的保質期。其次，鋁合金自身獨有的金屬光澤、觸感好，提升了商品的品質，并且這一類金屬材料循環利用性能良好，更加節約了資源，減少了環境的污染。因此，它也作為一類十分重要的包裝材料而得到應用。同時鋅鋁合金在化妝品包裝當中也得到了較為廣泛的應用，尤其是化妝品內裝物擠壓即可使用，這針對一部分膏狀化妝品而言使用方式簡單方便是一種常用的化妝品包裝方法。

2.2.5 鋅鋁合金在其他行業的應用

鋅鋁合金在輸電行業的應用主要是作為一種重要的高壓導線材料在輸電行業當中應用，另一方面鋅鋁合金則是在日用品以及食品行業得到了大規模的應用，這與其優良的延展性以及無毒性具有十分重要的關聯。

3 結語

伴隨現代社會的發展，鋅鋁合金正是在這一情況之下得到了更大規模的應用與研究。而且受到鋅鋁合金的質地無毒性，可以用于交通運輸、食品工業、復合材料、文體衛生等多種不同的領域，并且能夠得到輕易回收利用，滿足了當前時代關于環保發展的需要。并且隨著科技的進步，鋅鋁合金自身的性能得到極大地改良，尤其是其自身較為低廉的原材料成本、環境性能友好、力學性能良好等特點更是具有較強的市場競爭力，這對于其自身競爭力的發展具有積極的影響。