三、鋁合金鍛件的特性、套用範圍和市場分析
1、 鋁合金鍛件的特性
1) 密度小,鋼鍛件的34%,銅鍛件的30%,是輕量化的理想材料;
2) 比強度大,比剛度大,比彈性模量大,疲勞強度高,宜用於輕量化要求高的關鍵受力部件,其綜合性能遠遠高於其它材料。
3) 內部組織的細密、均勻、無缺陷,其可靠性遠遠高於鋁合金鑄件和壓鑄件,也高於其它材料鍛件。
4) 鋁合金的塑性好,可加工成各種形狀複雜的高精度鍛件,機械加工餘量小,僅為鋁合金拉伸厚板加工量的20%左右,大大節省了工時和成本。
5) 鋁鍛件具有良好的耐蝕性、導熱性和非磁性,這些都是鋼鍛件無法比擬的。
6) 表面光潔、美觀,表面處理性能良好,美觀耐用。
可見,鋁鍛件具有一系列優良特徵,為鋁鍛件代替鋼、銅、鎂、木材和塑膠等提供了良好的條件。
2、 鋁合金鍛件的套用領域
近幾年來,由於鋁材的成本下降,性能提高,品種規格擴大,其套用領域越來越大。主要套用於航天航空、交通運輸、汽車、船舶、能源動力、電子通訊、石油化工、冶金礦山、機械電器等領域。主要鍛造鋁合金的特性及用途見表1
表1 鍛造鋁合金的特性及用途
分類
和金及狀態
強度
耐蝕性
切屑性
焊接性
特 點
主要用途
高強
合金
2024-T6
B
C
A
D
鍛造性、塑性好,耐蝕性差,是典型的硬鋁合金
飛機部件,鐵道車輛、汽車部件、一般結構件
7075-T6
A
C
A
D
超硬鍛造合金,耐蝕性、抗應力腐蝕裂紋性差
飛機部件,宇航材料,結構部件
7075-T73
B
B
A
D
通過適當的時效處理改善了抗應力腐蝕裂紋性能,強度低於T6
飛機、船舶、汽車部件、結構件
7175-T736
A
B
A
D
系強度、韌性、抗應力腐蝕裂紋性能均優的新型合金
飛機部件、宇航材料和承力部件
耐熱
合金
2219-T6
B
B
A
A
高溫下保持優秀的強度及耐蠕變性,焊接性良好
飛機、火箭部件及車輛材料
2618-T6
B
C
A
C
高溫強度優秀
活塞、增壓機風扇、橡膠模具、一般耐熱部件
4032-T6
C
C
C
B
中溫下的強度高,熱膨脹係數小,耐磨損性能好
活塞和耐磨部件
耐蝕
合金
1100-0
D
A
C
A
強度低,耐腐蝕,熱、冷加工性好,切屑性不良
電子通訊零件,電子計算機用記憶磁鼓等
5083-0
C
A
C
A
耐腐蝕性、焊接性及低溫力學性能好,典型的海軍合金
液化天然氣法蘭盤和石化機械,船艦部件和海水淡化結構
6061-T6
C
A
B
A
強度中等、耐蝕、抗疲勞,綜合性能好
航空航天、汽車車輛材料及用轉動體部件
6051-T6
C
A
B
A
韌性、耐腐蝕性優良,強度略高於6061
增壓機風扇,運輸機械部件等
註:A-優; B-良; C-一般; D-差
3、 市場分析
1) 鋁合金鍛件的產銷情況分析
由於鋁及合金鍛件具有以上一系列的優越性,在航空航天、汽車、船舶、交通運輸、兵器、電訊等工業部門備受青睞,套用範圍越來越廣泛。據初步統計,鋁鍛件在世界鍛件總產量中由1985年的0.5%上升到了2002年的15%左右,目前,世界上消耗鍛件344萬噸左右,其中鋁鍛件占了50萬 t/a左右。鈦鍛件和高溫鍛件大約占0.5%,即1.8萬t/a左右,鋼鐵鍛件仍然占絕大多數。從鋁加工工業的角度來看,目前全世界鋁產量(包括再生鋁)為3000萬t/a以上,其中80%要變成加工材,即目前世界上加工鋁材年產量為2400萬t/a左右,其中板、帶、箔材占57%左右,擠壓材占38%左右。鋁合金鍛造材料由於成本較高,生產技術難度較大,僅在特別重要的受力部位才套用,近十多年來,由於軍工和民用工業,特別是交通運輸業現代化和輕量化的需要,以鋁代鋼的要求十分迫切,因而,鋁鍛件和套用都得到了迅猛的增長。其中鋁材中的比例已由1985年的0.5%增加到了2002年的2.1%,即50萬t/a左右。