鋁合金是一種應(yīng)用廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料，由于其本身密度低、強(qiáng)度高、可塑性好等特點(diǎn)，具有十分廣闊的發(fā)展前景。
此外，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會的不斷發(fā)展，人們對鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量提出了越來越高的要求，并且需要更多品種的鋁合金以達(dá)到不同的使用需求。因此具有不同力學(xué)性能、不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具有特殊功能、用途專一的鋁合金產(chǎn)品快速出現(xiàn)，從而適應(yīng)不同領(lǐng)域?qū)︿X合金的使用需求。
材料特色
鋁元素在地殼中含量豐富，鋁在地殼中含量排名第三，是地殼中含量最高的金屬元素。
鋁合金坯料可以通過不同的工藝加工技術(shù)，能夠形成具有不同外形、力學(xué)特性、表面質(zhì)量的產(chǎn)品。但是，雖然不同的加工工藝能夠不同程度地提升鋁合金的力學(xué)性能，但是鋁合金材料在強(qiáng)度、硬度方面依舊低于鋼鐵。因此可以通過加厚設(shè)計或優(yōu)化設(shè)計來提升自身的強(qiáng)度和硬度，使鋁合金也能夠達(dá)到與鋼鐵同樣的硬度水平前提下，還具有較輕的重量。相關(guān)數(shù)據(jù)指出，在相同的測試條件下，相比于鋼材，鋁合金的減重效果能達(dá)到 50%。鋁合金材料的性能優(yōu)勢決定了鋁合金板材具有較高的回收利用價值，截至目前，鋁合金的回收利用率約為 80% 。
分類
從加工工藝的角度看，鋁合金可以被分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類，下面分別介紹兩種鋁合金的主要特點(diǎn)。
形變鋁合金
形變鋁合金屬于固溶體型合金，具有良好的塑性變形能力，可以根據(jù)使用要求加工成各種形狀的半成品（桁架、建筑用門窗）。
此外，從金屬熱加工的角度分析，形變鋁合金又可以被分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。其中不可熱處理強(qiáng)化型只能通過冷加工實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等?？蔁崽幚韽?qiáng)化型鋁合金可以通過火和時效等熱處理手段來提高機(jī)械性能，具體可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等不同類別。
鑄造鋁合金
鑄造鋁合金從化學(xué)成分的角度可以被分為鋁硅合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金和鋁稀土合金等，鑄造鋁合金的組織、性能不僅與其化學(xué)組成成分相關(guān)，而且還與鑄造工藝和熱處理方法有關(guān)。
接下來分別介紹鋁硅合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金和鋁稀土合金。
鋁硅合金
鋁硅合金材料具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性。但是在制造期間應(yīng)當(dāng)合理控制硅的含量，當(dāng)硅元素過多時，會導(dǎo)致鋁硅合金中出現(xiàn)類似針形的共晶硅組織，使合金的塑性和強(qiáng)度降低，機(jī)械性能下降。為了提升鋁硅合金的機(jī)械性能，保證其良好的使用效果，在現(xiàn)代工藝中大都采用變質(zhì)處理，熱處理或精密鑄造等方法達(dá)到調(diào)節(jié)組織形態(tài)和分布，進(jìn)而得到優(yōu)良的鋁硅合金組織的目的。
鋁鎂合金
鋁鎂合金是航天工程中一種重要的金屬材料，從強(qiáng)度角度分類，其屬于中高強(qiáng)度鋁合金。在力學(xué)特性上，鎂鋁合金具有較高的塑性和疲勞性能，因此，目前在航空航天、交通運(yùn)輸、軍工和機(jī)械制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。此外，由于鋁鎂合金質(zhì)量輕，理論儲氫量高，因此鋁鎂合金作為儲氫材料具有廣泛應(yīng)用前景。
鋁鋅合金
鋁鋅合金的摩擦性能與鋅、鋁的比例有關(guān)，在軸承制作中，當(dāng)鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％~6％時，可以適量添加Si可以提高軸瓦材料的耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度及抗膠合性。此外，取1％~3％的Cu作為強(qiáng)化相加入，還可以提高合金的力學(xué)性能及抗疲勞強(qiáng)度。
鋁稀土合金
鋁稀土合金泛指含稀土金屬的鋁合金。在焊接領(lǐng)域中，稀土元素具有改善料潤濕性、晶粒細(xì)化、改變組織分布狀態(tài)、提高釬焊接頭力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，因此為了獲得較好的焊縫穩(wěn)定性，鋁稀土合金在釬料改性中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
發(fā)展歷史
1906年德國科學(xué)家發(fā)明了硬鋁合金，經(jīng)過測試得知，硬鋁合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，隨后研究人員在此基礎(chǔ)上又陸續(xù)開發(fā)了眾多具有不同化學(xué)成分的鋁合金，使呂合金具有了不同的力學(xué)性能，大大拓展了鋁合金的使用場合。
鋁是地殼中含量最多的金屬元素，并且鋁的合金具有易加工性、機(jī)械性能良好、制造成本低等特性。在美國，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對汽車工業(yè)中金屬材料的使用情況做了相應(yīng)的調(diào)查。發(fā)現(xiàn)在1996～2000年四年間，鋁合金材料的使用量猛增，并有取代鋼材的趨勢。由此可見，在眾多的金屬里，鋁合金具有廣闊的發(fā)展前景。
鋁合金適用于各種冷熱塑性成形，可以用以制作復(fù)雜緊密儀器。在我國，隨著國防需求的不斷提高，以及現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的逐步發(fā)展，航空鋁合金也可以與無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)相互溝通。比如通過建立航空鋁合金設(shè)計與電子智能化監(jiān)控虛擬平臺，操作人員可以通過無線技術(shù)和衛(wèi)星定位等多種技術(shù)達(dá)到對航空飛機(jī)的外殼狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)飛機(jī)飛行中的安全隱患。
應(yīng)用場合
在車輛的零部件回收處理過程中，通過對報廢汽車鋁合金零部件進(jìn)行拆解、分類、破碎、磁選除鐵、加熱熔化成鋁合金液等處理，實(shí)現(xiàn)了零部件的循環(huán)利用，降低了鋁合金的生產(chǎn)成本，節(jié)約金屬資源，有利于節(jié)能減排和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
傳統(tǒng)的建筑材料不利于實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的目標(biāo)，而且作為建筑主要結(jié)構(gòu)材料的鋼材，其回收性能隨著使用年限的增加而逐年下降；但是鋁合金憑借強(qiáng)度高、耐腐蝕、廢后可基本全部回收等良好性能，在公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中有出色的表現(xiàn)。
輪轂是汽車安全的重要組成部分，車輛行駛期間，輪轂不僅受車輛及其質(zhì)量的影響，還受動態(tài)扭矩以及道路障礙物的影響。由于鋼制輪轂不僅重量重，而且缺乏外觀，容易腐蝕，但是鋁合金輪轂剛性好、精度高、 重量輕，因此隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，具有較高的耐久性和較長的使用壽命。
鋁合金家具具有耐候、耐腐蝕、堅固耐用等優(yōu)良特性，具有零甲醛、綠色環(huán)保、不變形等優(yōu)點(diǎn)。
在建筑領(lǐng)域中，由于鋁合金具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、延性較好等鋼材不具有的特性，因此可應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。并且隨著鋁合金的性能不斷提高，以鋁合金作為主體結(jié)構(gòu)材料可應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)中。
鋁合金由于具有密度小、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、優(yōu)良的塑性和可焊接性好等特點(diǎn)，在車輛工程中可以使整車動力性、操控性和燃油經(jīng)濟(jì)性都得到很大提升。并且通過良好的加工技術(shù)還可以提高鋁合金的耐腐蝕性，從而對車身形成嚴(yán)密的保護(hù)。
參考資料 >