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铝合金行业发展趋势及市场前景

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分析了铝合金材料在航空航天、交通运输等领域的应用现状,介绍了我国铝合金材料的产业规模和技术水平。


此外,针对我国部分关键铝合金材料的短板,以及高性能铝合金开发、加工技术、智能控制等原创技术的不足,系统总结了该行业存在的主要问题。并根据汽车、船舶、航空航天等领域的发展趋势分析了铝合金材料的市场需求。

针对我国铝合金行业现状,提出以下对策和建议:完善研发体系,改善发展环境;优化生产结构,促进生产提质增效,协调发展;

加强政策支持;推进人才队伍建设;

推进智能制造和“互联网+”倡议;加强国际合作,特别是在“一带一路”沿线。

该研究有望帮助解决行业的一些关键问题,为推动铝合金材料的先进和绿色发展提供参考。推进智能制造和“互联网+”倡议;加强国际合作,特别是在“一带一路”沿线。

 

1 简介

中国拥有庞大的铝合金消费和生产能力,广泛应用于交通、航空、航海、航天等各行各业。特别是对于涉及这些领域的机器中的一些关键轻量化部件,铝合金是不可替代的。然而,我国铝制品很大一部分属于中低档,其生产能耗高、效率低、成本高,国内生产商之间存在恶性竞争。这些情况很难改变,部分高科技产品仍需在国外采购[1],这阻碍了制造过程。中国在通讯和高铁方面具有显着优势。


然而,随着国际形势的不断变化,关键材料被切断的威胁正在出现;因此,该领域的自主创新迫在眉睫。在新的产业形势下,将高科技铝材料开发为绿色环保产品,用于智能合成和制造,对支撑我国关键制造业可持续高质量发展具有战略意义。本研究考察了全球铝合金的发展情况,分析了常用铝合金系统的市场需求,总结了国内领域目前的挫折和未来目标,

 

2 国内外铝合金的发展与研究现状

 

2.1 国外铝合金的发展与研究现状

总体而言,工业化国家对铝的开发应用周期长,研究积累较基础,铝合金材料体系较发达,技术水平较高。尤其是美国、俄罗斯等一些已经对铝合金进行了多年研究的工业超级大国,在汽车、飞机、船舶、航天等领域广泛应用了大量合金材料,形成了霸主地位。一定程度上的格局。

在汽车领域,铝合金在减轻汽车重量方面发挥着重要作用。2XXX系铝合金,美国Rey Luffy和法国Sibene先后开发了2036-T4和AU2G-T4铝合金板,用于车身。针对5XXX系列铝合金,美国ALCOA开发了X5085-O和5182-O,用作汽车内板。针对 6XXX 系列铝合金,ALCOA 开发了 6009 和 6010 铝合金作为车身。Norsk Hydro AS [2]开发的 HHS360 合金的抗拉强度为 360 N/mm 2,与 6082 相比提高了 10.8%,延伸率为 10%。在此合金的基础上开发了HHS400合金,其抗拉强度达到400 N/mm 2,屈服强度高于370 N/mm 2,伸长率为8%。它主要用于汽车生产。Constellium [2]开发了HSA6系列合金,其中HSA6-T6合金的屈服强度最低,为370 N/mm 2,抗拉强度为400 N/mm 2

与使用全铝合金制造的传统汽车相比,最大重量减轻了 30%。目前,国外先进的铝加工企业正致力于开发低成本的汽车板材。印度诺贝丽斯铝业公司推出 Advanz 
TMAc5754R系列合金进一步减轻车重。该公司还与捷豹路虎汽车有限公司合作开发了用于汽车外板的具有优异成型和包边性能的 AC-170PX 铝合金[3] 。美国Arconic公司成功研发新一代汽车板材生产设备及工艺“Micro-Mill”技术,大幅提升了汽车车身和面板用铝板的性能,综合性能提升20%,成本降低 30%。目前,在汽车车身面板领域,以6082铝合金应用最为广泛,不少企业采用6XXX或7XXX系列的挤压型材制作前后防撞梁。
 

近来,铝合金在船舶上的应用在国内逐渐扩大,而国外在这方面的发展却遥遥领先。迄今为止,5XXX和6XXX系列铝合金主要用于船体和造船。变形铝合金[4]包括美国的5086和5456合金、日本的5083合金、英国的N8(5083)合金、AMr6(5A06)、AMr61、B48-4(01980)、K48-1 ,和前苏联的K48-2合金。俄罗斯开发了高强度Al-Zn-Mg合金系列(如01970和01975合金),其中含有钪(0.1%~0.3%)。铸造铝合金[4]主要包括前苏联的BAП5、AП4M(ZL111)、AП8(ZL301)、AП13、AП25、AП27合金和356(ZL101)、SEM328(ZL106)、514(ZL302)、515、518(YL302)、520 (ZL301)和美国X250合金。目前,船舶工业中铝合金材料的使用以5083合金及其改进型为主,充分发挥其在耐蚀性、焊接性、易成型性、力学性能等方面的综合优势。

 

在航空航天工业中,现代铝材料正朝着综合性能高、密度低、规模大、均匀度高、功能与结构一体化的方向发展。针对 2XXX 系列铝合金,ALCOA 和 ALCOA France 开发了具有高强度和损伤容限的 2026 和 2027 合金[5]与 2024 合金相比,其挤压件(厚度 12-82 mm)和板厚(厚度 12-55 mm)分别增加了 20%-25% 和 10%。7XXX系铝合金方面[5]、ALCOA、ALCOA France 和 Aleris 开发了具有低淬火敏感性的高强度韧性铝合金 7085、7140 和 7081。ALCOA France 开发了 7056–T79/T76 合金,这是一种超高强度铝合金已用于 A380 飞机的翼板。俄罗斯开发了1460铝锂(Al-Li)合金,美国开发了Weldlite系列合金和2097、2197、2195 Al-Li合金。

美国肯联铝业开发了低密度、高韧性、高损伤容限的2050和2198合金(Al-Cu-Li-Mg-Ag)。2010年,垦联铝业公司为Al-Cu-Li系列合金注册了Airware商标。目前,航空航天领域对铝合金材料的需求主要集中在高强度2XXX和7XXX系列合金,

 

2.2 我国铝合金发展研究现状
 

“十三五”以来,我国铝产能和技术水平有了长足进步[1]2019年铝产量达到5.252×107 t,居世界第一。我国自主研发了LC4、LC9、LY12、2A12、2A16、7A04、7B04、7A50、7B50等系列铝合金[6,7],建立了第一、二、三代铝合金材料加工技术系统。近年来,我国研制的新型高强韧性铸造铝合金、第三代铝锂合金、高性能铝合金型材的性能已达到国际先进水平。我国近10年在变形铝及铝合金化学成分中新增29个国产铝合金品牌(GB/T 3190-2020)。在此期间,北京工业大学掌握了含铒弥散强化铝合金的制备与加工技术,开发了含铒5E83铝合金冷轧板、5E06铝合金热轧板、和热挤压墙板。这些合金被纳入国家标准[8],已在国防、汽车等领域有重要应用,部分系列已替代进口产品。
 

针对高性能铝合金型材挤压成型工艺及装备,中国中车与高校联合开发了铝合金精炼、提纯、铸锭均质化技术,研制了大型挤压模具及装备,实现了开发铝合金型材。周期时间缩短25%,成本降低15%,良品率提高到62%。东北大学和大连交通大学分别开发了液态金属、半固态金属和固态金属的连续挤压短流加工技术,并实现了产业化,在相关领域实现了国际领先。山东南山铝业有限公司成功进入波音全球供应商名单。中国忠旺控股有限公司
 

中铝东北轻合金有限公司、西南铝业(集团)有限公司、西北铝业有限公司提供的一大批关键铝合金材料制成的先进武器出现在了战场上。此外,东北大学、上海交通大学、中国铝材料应用研究院有限公司、吉林大学在高强高导变形铝合金、汽车用铝合金、铸造铝合金。目前,我国部分具有知识产权的铝合金材料已应用于汽车、船舶、航空航天等行业。
 

在汽车领域,我国铝合金汽车板已初具规模;但成熟产品仅限于6016和5182品牌,其他品牌尚不具备批量供货能力。近年来,中国铝业在汽车轻量化领域取得了一定成绩,包括6016、6014、5182、5754等车用合金,并在吉利汽车、海马汽车制造等领域实现了小批量应用。
 

在造船领域,我国近年来开发的商用船用铝合金板/型材有5083、6061、6082铝合金。随着国家深蓝战略的实施,中国开始建设自己的游轮、“海上牧场”、钻井平台、电站、直升机平台。招商局集团有限公司首艘邮轮“极地”已交付。用于我国海洋和河流环境的船体其他部件和铝合金材料的开发还有很多差距,还需要多领域、多学科的合作。
 

在航空航天领域,中国铝业、北京航空材料研究所、国研集团、中南大学等铝加工企业开发了超高强度、高纯度、高损伤的铝合金。耐性铝合金、铝锂合金、稀土铝合金和其他铝合金。在此基础上,2124-T351、2024-T851、2024HDT板,7050/2124超宽超厚板,7B50-T7751厚板,7A55-T7751厚板,2A97铝锂合金薄板及型材,开发2297铝锂合金厚板,实现多项产品国产化。高强度、高韧性、低淬火敏感性7A85锻件研制成功,并已批量应用,填补了国内空白。
 


发布者:cyanbat    发布时间:2022-06-20


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